如果在PN結上施加足夠大的反向偏置電壓，器件將會被擊穿，PC817C導通電流通常會反向[也就是iD轉向相反方向，見圖2.6(c)l。在這些情況下，反向偏置電壓超過擊穿電壓V Br( breakdown voltage)就會導致一種或者兩種擊穿機理的組合，從而引起電流變化。例如，在高摻雜的PN結中，由于接觸邊緣很薄，在合金結附近的區域，載流子相對來說較難耗盡，耗盡層寬度較窄，導致PN結上的電場很犬，使得電子利用隧穿效應( tunnel)經過該區域，如圖2.7所示。在輕摻雜PN結中，耗盡區寬度更長，因此阻止了隧穿效應的發生，但是反向偏置電壓VR進一步增加，該點的電場進一步增加，從而自由電子能量升高，不斷加速，由于帶有足夠的能量，原本價帶中限制在一起的電子空穴對，通過稱為碰撞電離(impact ionization)的過程將其分開。這樣導致自由電荷載流子數量增加（圖2.7），從而增加了電流。由于一個自由電子釋放一個電子（還有一個空穴），這個過程將使得系統內的自由載流子數量倍增，這種方式稱為雪崩擊穿( avalanche)，也會導致電流增加。

             
    大多數中等摻雜濃度的PN結二極管在擊穿電壓為6～8V的范圍內是隧道擊穿和雪崩擊穿兩種機理的組合。摻雜濃度越高，耗盡區寬度越窄，擊穿電壓越低，因此隧道電流大于雪崩電流，反之亦然。但是不管什么機理，在該工作區域經過優化設計的二極管都稱為齊納(Zener)二極管，相應的齊納電壓即為它們的擊穿電壓。值得注意的是，當一個二極管處于極端和長期處在高電壓偏置情況下，無論是反向偏置，還是正向偏置(VD》0.6～0.7V)，都會引入非常大的電流，以至于放置器件的材料和封裝將承受超過其功耗和熱極限的情況，超出其安全工作區(SOA)，造成不可逆的破壞。
    根據進一步的分析，反向偏置的PN結二極管的P型襯底和N型材料形成兩個導電平行板，由電介質（即耗盡區）分開，這就是平行板電容器。耗盡層電容與平行板電容類似，電容值隨著橫截面積(A)的增加和耗盡區寬度的減小而增加。高摻雜和低反向偏置電壓u。（或者更高正向偏置電壓uo）的情況，耗盡區寬度更窄，這是由于摻雜高濃度區域更難耗盡載流子，VR越低，那么從合金結吸引到襯底材料上的載流子就越少。