一个pn结就构成一只半导体二极管。平衡时pn结中没有电流。半导体二极管的主要用处是它能够根据偏置使得电流只朝着一个方向流动。pn结有两种偏置条件——正向偏置和反向偏置。这两种偏置都需要在pn结上外接合适方向的直流电压。

2.3.1 正向偏置

在电子学中，术语偏置是指给半导体器件外加固定直流电压的工作条件。正向偏置是允许电流流过pn结的条件。 图2-6给出了半导体二极管正向偏置时直流电源的极性。电源的负极连接到n区（阴极端），电源的正极连接到p区（阳极端）。当半导体二极管正向偏置时，二极管的阳极电位比其阴极电位高。

正向偏置时是这样工作的：当一个直流电源正向偏置二极管时，由于静电排斥，电源负极推动n区的导带电子向结处运动。同样地，电源正极推动力p区的空穴向结处运动。当外部偏置电压足够可以克服势垒电压时，电子就会有足够的能量进入耗尽区，并穿过pn结进入p区。进入p区的电子会和p区的空穴复合。当电子离开n区时，更多的电子流从电源负极进入n区。因此，通过导带电子（多数载流子）向结的定向移动产生流向n区的电流。当导带电子进入p区并和p区的空穴复合后，这些导带电子就成为价电子。然后，这些价电子向着正阳极连接方向不断地从一个空穴跳到另一个空六。这些价电子的定向移动本质上形成空穴朝着相反方向的定向移动。因此，通过空穴（多数载流子）朝着结方向的定向运动在p区产生电流。

2.3.2 反向偏置

反向偏置是阻止电流流过pn结的偏置条件。图2-7a给出了反向偏置一个半导体二极管所需的直流电源极性。注意，电源负极连接p区，电源正极连接n区。当半导体二极管反向偏置时，二极管的阳极电位比其阴极电位低。 反向偏置时是这样工作的：由于相反的电荷相互吸引，电源负极吸引p区的空穴离开pn结，同时电源正极吸引电子离开pn结。由于电子和空穴离开pn结，耗尽区的宽度变得越来越大；在n区产生越来越多的正离子，在p区产生越来越多的负离子。直到势垒电压等于外部偏置电压时，耗尽层的宽度不再增加，当二极管反向偏置时，耗尽区实际上相当于位于正离子层和负离子层之间的绝缘体。

峰值反向电压(PIV) 当一个二极管反向偏置时，它必须承受住加在两端之上的最大反向电压，否则二极管会被击穿，二极管的这个最大额定电压称为峰值反向电压(PIV)，所需要的PIV值取决于应用场合；在大多数使用普通二极管的情况下，PIV应该高于反向偏置电压.

反向击穿 当外部反向偏置电压增大到足够大时，会发生雪击穿。雪崩击穿是这样产生的：假设少数导带电子从外部电源获得足够大的能量，从而加速它向二极管正极快速运动。在它的运动过程中，它碰撞一个原子并给予这个原子足够的能量使得一个价电子进人导带。这时，就有两个导带电子。每个导带电子又去碰撞原子，使得又有两个价电子被撞入导带。这时，就有4个导带电子。接着，这4个导带电子又撞击4个价电子使它们进入导带。导带电子这种快速的倍增称为雪崩效应，雪崩效应使得反向电流急剧增大。

因为大多数二极管电路并不是为工作在反向击穿条件下而设计的，所以这些二极管工作在反向击穿条件下时可能会损坏。反向击穿也可以不损坏二极管，但是必须限制流过二极管 的电流大小，防止温度过高而损害二极管。有一种类型的二极管，即稳压二极管，就是专门 为工作在反向击穿而设计的，稳压二极管同样需要进行限流（稳压管在2.8节中讨论）。