当PN结外加反向电压，即电源的正极接N区，负极接P区。外加电场方向与PN结内电场方向相同，PN结处于反向偏置。在反向电压的作用下，P区中的空穴和N区中的电子都将进一步离开PN结，使耗尽区厚度加宽，PN结的内电场加强。这一结果，一方面使P区和N区中的多数载流子就很难越过势垒，扩散电流趋近于零。另一方面，由于内电场的加强，使得N区和P区中的少数载流子更容易产生漂移运动。这样，流过PN结的电流由起支配地位的漂移电流所决定。漂移电流表现在外电路上有一个流入N区的反向电流I_R。由于少数载流子是由本征激发产生的，其浓度很小，所以I_R是很微弱的，一般为微安数量级。当管子制成后，I_R数值决定于温度，而几乎与外加电压无关。I_R受温度的影响较大，在某些实际应用中，还必须予以考虑。

PN结在反向偏置时，I_R很小，PN结呈现一个很大的电阻，可认为它基本是不导电的。