Durchschläge bei in Sperrrichtung vorgespannten Dioden treten hauptsächlich aufgrund des Anlegens einer Spannung auf, die die Nenndurchbruchspannung der Diode übersteigt. Wenn eine Diode in Sperrrichtung vorgespannt ist, d. h. die Spannung an ihr in der entgegengesetzten Richtung zu ihrem beabsichtigten Vorwärtsbetrieb angelegt wird, kann eine ausreichend hohe Sperrspannung dazu führen, dass die Diode stark leitet. Diese Situation führt zu einem Durchschlag, bei dem die Diode einen großen Strom unkontrolliert leitet und möglicherweise dauerhaft beschädigt wird, wenn der Strom ihre maximale Nennleistung überschreitet.
Das Auftreten eines Durchbruchs bei Sperrvorspannung ist im Wesentlichen auf das elektrische Feld im Verarmungsbereich innerhalb der Diode zurückzuführen. Bei umgekehrter Vorspannung kann dieses elektrische Feld stark genug werden, um eine Beschleunigung von Elektronen und Löchern im Verarmungsbereich zu bewirken, was zu Kollisionen und anschließender Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren führt. Dieses Phänomen erzeugt einen plötzlichen Anstieg des Stroms durch die Diode, den sogenannten Durchbruchstrom, der zu Überhitzung und schließlich zum Ausfall führen kann, wenn er nicht kontrolliert wird.
Mehrere Faktoren tragen zum Ausfall einer Diode bei, darunter die Materialeigenschaften des Halbleiters, aus dem sie besteht, die physikalischen Abmessungen der Diodenstruktur und die Höhe der angelegten Sperrspannung. Verschiedene Arten von Dioden verfügen über unterschiedliche Durchbruchmechanismen und -eigenschaften, z. B. Zenerdioden, die für den Betrieb im Sperrdurchbruch zur Spannungsregelung ausgelegt sind, während andere, wie Standard-Gleichrichterdioden, normalerweise nicht für den Betrieb im Durchbruchmodus vorgesehen sind.
Die Durchbruchspannung einer in Sperrrichtung vorgespannten Diode bezieht sich auf die spezifische Spannung, bei der die Diode in Sperrrichtung stark zu leiten beginnt, was zum Durchbruch führt. Diese Spannung ist ein vom Hersteller angegebener kritischer Parameter und gibt die maximale Sperrspannung an, der die Diode standhalten kann, ohne dass es zu einem Durchschlag kommt. Eine Überschreitung dieser Spannung kann durch übermäßigen Stromfluss und Wärmeentwicklung zu irreversiblen Schäden an der Diode führen.
Wenn eine Diode einer Sperrvorspannung ausgesetzt wird, blockiert sie normalerweise den Stromfluss und lässt nur einen kleinen Leckstrom durch. Wenn jedoch die Sperrspannung in Richtung der Durchbruchspannung der Diode ansteigt, wird das elektrische Feld im Verarmungsbereich stärker. Bei der Durchbruchspannung bricht die Verarmungszone zusammen und der Strom steigt plötzlich an, wodurch die Diode stark in Sperrrichtung leitet. Dieses Verhalten ist charakteristisch für Zener-Dioden, die zur Spannungsregelung verwendet werden, oder für Avalanche-Dioden, die in Schutzschaltungen verwendet werden, wo ein kontrollierter Durchbruch für bestimmte Anwendungen genutzt wird.