晶体二极管是由P型和N型半导体形成的pn结组成的单向导电双端元件。在其界面两侧形成空间电荷层，并产生自生电场。其电流方向性一般称为整流性能。
当没有外加电压时，自建电场引起的漂移电流等于pn结两侧载流子浓度差引起的扩散电流，从而达到电平衡状态。当施加外DC偏压时，自建电场和外电场的相互抑制增加了载流子的扩散电流，产生正向电流。当从外部施加反向偏置电压时，自建电场和外部电场变强，在一定电压范围内形成与反向偏置电压无关的反向饱和电流。如果反向电压高到一定程度，pn结的空间电荷层中的电场强度会达到一个临界值，会出现载流子倍增和大量电子-空穴对的现象，产生很大的反向击穿电流，通常称为二极管击穿。
根据这种反向击穿原理，可分为雪崩击穿和齐纳击穿。当反向电压增大到较大值时，外加电场增大了电子的漂移速度，导致它们与共价键中的价电子碰撞，价电子与共价键分离，导致新的电子-空穴对被电场加速，与其他价电子碰撞。此时，载流子的雪崩增加，导致电流急剧增加。这种击穿现象称为雪崩击穿。但在高掺杂浓度条件下，由于反向电压大，势垒区宽度小，破坏了势垒区的共价键结构，导致价电子分离，产生电子-空穴对，导致电流急剧增大。这种击穿现象称为齐纳击穿。如果掺杂浓度低，势垒区宽度宽，不容易发生齐纳击穿。无论哪种击穿，如果电流不受限制，都可能发生PN结的永久性损伤。
