يكون الصمام الثنائي متحيزًا عكسيًا عندما يتم توصيل الطرف الموجب لمصدر جهد خارجي بمادة من النوع n والطرف السالب بمادة من النوع p. يعارض هذا التكوين الاتجاه الطبيعي لتدفق التيار عبر الصمام الثنائي، مما يزيد بشكل فعال عرض منطقة النضوب وإمكانات الحاجز. تنتج حالة التحيز العكسي الحد الأدنى من تسرب التيار، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى حاملات الشحن الأقلية. يصبح هذا التسرب كبيرًا عندما يتجاوز الجهد العكسي الجهد الحراري في ظل ظروف الغرفة القياسية، مما يؤدي إلى منحنى استجابة جهد التيار المسطح (I-V). على عكس الزيادة الحالية الأسية التي لوحظت في التحيز الأمامي، فإن الزيادة في التحيز العكسي لا تذكر.

ومع ذلك، من الناحية العملية، غالبًا ما يتجاوز التيار العكسي في الثنائيات تيار التشبع المتوقع. على سبيل المثال، الثنائيات المصممة للإشارات الصغيرة ذات تيارات التشبع العكسي على مستوى الفيمتو أمبير قد تظهر تيارات عكسية على مستوى النانو أمبير. في حين أن هذا التيار العكسي يزداد قليلاً مع الجهد العكسي، فإن هذه التغييرات صغيرة جدًا بحيث لا تؤثر على المنحنى I-V بشكل ملحوظ. ينشأ هذا التيار العكسي من توليد حامل حراري داخل الوصلة، اعتمادًا على الأبعاد الفيزيائية لوصلة الصمام الثنائي.

تحدث زيادة حادة في التيار العكسي عندما يصل الجهد العكسي المطبق إلى عتبة حرجة تعرف باسم جهد الانهيار، الخاص بكل صمام ثنائي. تشير هذه الظاهرة، التي تمثلها الركبة على المنحنى I-V، إلى ارتفاع كبير في التيار مع الحد الأدنى من زيادة الجهد.

من الضروري أن ندرك أن انهيار الصمام الثنائي ليس ضارًا بطبيعته، بشرط أن يبقى التيار ضمن منطقة التشغيل الآمنة، والتي يتم تحديدها عادةً من خلال قدرته القصوى على تبديد الطاقة في ورقة البيانات. الدوائر الخارجية، المصممة للحد من التيار العكسي إلى مستويات آمنة، ضرورية لمنع الضرر المحتمل. صمامات زينر، المصممة لتعمل داخل منطقة الانهيار لتنظيم الجهد، تمثل الثنائيات التي تعمل بأمان في ظل هذه الظروف.