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如圖二。外加電源的正極接N區，負極接P區，給PN結加反向電壓。PN結的這種運用狀態稱為反向運用。反向運用時，外加電壓阻擋層中產生的電場與阻擋層原來的電場方向相同。因此，阻擋層內總的電場增強。同時外加電壓使P區的空穴向左移動，使N區的電子向右移動。由于PN結兩邊的載流子移走，所以使PN結中所包含的空間電荷量增加，阻擋層變寬。可見，外加反向電壓也使阻擋層內擴散作用和漂移作用的平衡受到破壞，使電場的漂移作用占了優勢。因而，P區和N區的多數載流子的擴散運動都被阻止。由于本征激發，在P區中有少數載流子電子，在N區中有少數載流子空穴，在PN結反向運用時，電場的漂移作用占優勢，因此，P區的少數載流子電子一旦運動到PN結邊界處，在電場的作用下就被拉到N區，形成電子電流I＇n，同樣，N區的少數載流子空穴一旦運動到PN結邊界處，也會在電場的作用下被拉到P區，形成空穴電流I＇p。空穴電流I＇P和電子電流I＇n的方向都是從N區流向P區的，因此PN結的反向電流為I-=I＇P+I＇n。P區的電子和N區的空穴都是少數載流子,數量很少，所以PN結的反向電流是很小的。
　　綜上所述，PN結加正向電壓時，電流大，PN結所呈現的電阻小。PN結加反向電壓時，電流小，PN結所呈現的電阻大，這就是PN結的單向導電性。
（二） N結的擊穿現象
PN結在反向運用時，如果反向電壓超過一定的限度，反向電流會突然急劇增大，破壞PN結的單向導電性，這種現象中做PN結反向擊穿，當反向電流增加到一定數值時，所對就的反向電壓VB，就稱為PN結的擊穿電壓。PN結有兩種擊穿情況：雪崩擊穿和齊納擊穿。
（三） PN結的電容
　　① 壘電容CT電容器是一種能"存""放"電荷的容器。由于PN結也具有"存""放"電荷的作用，因此"N結內存在著一個等效電容器，稱為PN結的勢壘電容，又叫阻擋層電容。PN結是怎樣"存""放"電荷的呢？PN結空間電荷區的寬窄是隨外加電壓的變化而變化的。當外加正向電壓增大時，空間電荷區就會變窄，當外加正向電壓增小時，空間電荷區就要變寬。空間電荷區變窄， 是因為N型區的電子和P型區的空穴進入空間電荷區，中和掉了其中一部分正離子和負離子。這就相當于使一部分電子和空穴"存入"空間電荷區；相反，空間電荷區變寬，是因為靠近阻擋層一些空穴（P區）和電子（N區）被推出，這就相當于使一部分電子和空穴從空間電荷區"放"出來。

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　　PN結勢壘電容的存在，相當于在PN結兩側之間并聯了一個電容，如圖3。我們知道，直流電是不能通過電容的。但是高頻交流電卻可以通過它。如果有很大一部分高頻交流電流直接通過PN結電容，那么PN結將失去單向導電性。