PN ダイオードに降伏電圧 (V_Z) より高い逆バイアスを印加すると、ダイオードに大量の電流が流れることがあります。または、逆バイアス状態でダイオードに固定電流を強制的に印加すると、PN ダイオードは電圧を V_Z まで保持することができるとも言えます。PN ダイオードのこうした動作は、広い範囲の電流に対する固定電圧クランプとして、または回路保護用の粗電圧リファレンスや電圧クランプとして利用できます。図 2-2 に示すように、PN ダイオードの降伏は「アバランシェ降伏」と「ツェナー降伏」という 2 つの主要な物理現象によって発生します。発生する降伏メカニズムがどちらの場合でも、市販されているダイオードは、通称「ツェナー」ダイオードと呼ばれています。

アバランシェ降伏は、空乏層内の高エネルギー電子が衝突してイオン化した結果、発生します。電子が空乏層内に入ると、指数関数的に増加して電子正孔対を生成します。その結果、逆バイアスが V_Z 以上のときには、電流が急激に増加します。ツェナー降伏は、非常に高い接合電場において価電子が p 領域からシリコン バンドギャップを通って n 領域にトンネリングした結果、発生します。ツェナー降伏は通常、p タイプと n タイプの両方の領域で高濃度にドーピングされた PN ダイオードで発生します。通常、アバランシェ降伏は 6V を超える高い電圧で発生しますが、ツェナー降伏は 約 2 ～ 5V の低いバイアスで発生します。どちらの降伏現象も、過剰な電流により PN ダイオードが熱破壊を受けない限り可逆的です。