PN结具有单向导通的特性，用途很广。正向导通理解上没有什么难度。但是反向不导通，却经常遇到存在电流的情况。特别是MOS管的饱和区沟道夹断，及三极管的集电极，都是一个PN结反偏，为什么还有能通过电流呢？
笔者做过几年高校老师，这个问题年年都有学生问。这里试用图片做一个详细的解答。
以硅为例说明，硅原子有14个核外电子，其中有10个是内层电子一般不参与外界活动，所以只考虑最外层轨道的4个价电子。而硅最外层轨道可以容纳8个电子，于是硅就会以正四面体结构共用电子。为了简化，我们以二维平面方式画出，如图1所示。
图1. 硅与P型N型杂质
图1中可以看到，本征硅与周围四个硅原子共用电子，就达到了8个电子的稳定状态，它的导电性能很弱。常用的器件需要掺入杂质原子，比如掺入有5个共价电子的N型杂质，就多余一个电子。掺入有3个共价电子的P型杂质，就会留下空穴，空穴并不是实际存在的粒子，只是一个空位。
当P型和N型区域靠近时，它们就会各取所需。为方便图示，这里只显示杂质原子。P型原子得到一个电子填补了空穴，显负电性。N型原子失去一个电子，显正电性。在交界处就会形成一个PN结，这时候显电性的原子构成空间电荷区，形成一个内建电场，方向如粉色箭头所示。这个内建电场阻止了N型区的电子的进一步填补P型区的空穴，也可以说是先前得到电子显负电的P型原子会排斥后续的电子过来。
图2. PN结的形成
但是，是不是内建电场可以阻止所有电子穿越呢？不是，总有一些电子能量比较高，角度比较好，能穿越空间电荷区。这就是PN结反偏虽然不导电，但是会有很小漏电流的原因。如图3所示。
图3.漏电示意图
如果空间电荷区比较宽，电子要穿越就需要更高的能量。高能电子经过时，有可能撞击其他电子。一个变成了一双，甚至发生连锁反应，导致电流倍增。如果不控制电流，PN 结可能发热烧毁。如图4所示。
图4.雪崩击穿示意图
还有一种情况叫齐纳击穿，它没有雪崩击穿这么猛烈。如果由于内建电场太强，空间电荷区本来已经和空穴复合的电子，又获得能量离开空穴，从而形成电流。
图5. 齐纳击穿示意图
雪崩击穿一般在低掺杂高电压，空间电荷区很宽时容易发生，并随温度升高而升高。但是齐纳击穿在高掺杂低电压，空间电荷区很窄时容易发生，具有负温度系数。这两类击穿可以同时发生。
说到这里，PN结除了漏电，雪崩击穿和齐纳击穿外，反偏应该没有电流了吧。其实不然，在MOS管的饱和区沟道夹断，及三极管的集电极反偏，都好像是一个反偏的PN结，但是电流仍然可以流过。这时这么解释呢？
这是因为PN结是受外界控制的。MOS管是靠栅极电压控制的，三极管是靠基极电压控制的。它们给了电子额外的能量，让它们能注入并通过空间电荷区。如果撤掉外界电压，比如MOS栅极撤掉电压，或者三极管基极没有正偏导通，那么这时候的MOS管和三极管就不会流过电流。
图6. 受控的PN结
反偏的PN结并不是无法通过电流。而是没有其他因素控制时，不考虑漏电或雪崩或齐纳击穿的话，它是有效截止的，不能通过电流。
但是，如果在反偏的基础上，用外来电压控制电子注入反偏PN结的空间电荷区，那么它就像一个大电阻一样，并不能阻止电流通过。
举例来说，就像水流被大坝拦截，要通过好像只有三种方法：少量的漏过去（漏电）或冲垮大坝（雪崩击穿）或大坝薄的地方渗过去（齐纳击穿）。但是实际上还有第四种方法：吹起台风掀起水浪漫过去（靠外压通过）。
不知道这样讲清楚了没有。（大象讲堂18）
