При обратном включении диода внешнее электрическое поле и диффузионное поле в p-n-переходе совпадают по направлению, происходит экстракция неосновных носителей заряда из прилегающих к переходу областей (рис. 2, е). Это приводит к уменьшению граничной концентрации неосновных носителей заряда около p-n-перехода и к появлению диффузии неосновных носителей к переходу – идет диффузионный ток неосновных носителей, возникающих в результате тепловой генерации в объеме n- и p-областей диода, а также на омических переходах.
За время жизни до p-n-перехода могут продиффундировать неосновные носители, возникшие в n- и p-областях на расстоянии, не превышающем соответствующей диффузионной длины (рис. 5, а, б).
Рис. 5. Экстракция неосновных носителей из прилегающих к p-n-переходу областей при разных обратных напряжениях на диоде
Остальные неосновные носители, не успев дойти до перехода, рекомбинируют в объеме. Это справедливо для разных обратных напряжений на диоде, если толщины прилегающих к переходу областей превышают диффузионные длины неосновных носителей заряда. Поэтому обратный ток, начиная с очень малых значений обратного напряжения, не будет изменяться с изменением напряжения (рис. 3). Этот неизменный с изменением напряжения обратный ток через диод называют током насыщения.
Рассмотрев физические процессы в диоде при обратном напряжении, можно выразить плотность тока насыщения через параметры полупроводникового материала:
,
где 
– электрический заряд;
– собственная концентрация носителей заряда при данной температуре;
– диффузионная длина дырок;
- диффузионная длина электронов;
– концентрация доноров;
– концентрация акцепторов;
– время жизни дырок;
- время жизни электронов.
Этот ток не совсем и не всегда насыщенный, так как толщина базы диода зависит от напряжения в связи с изменением толщины p-n-перехода при изменении приложенного напряжения.
При увеличении температуры диода плотность тока насыщения увеличивается, так как с температурой экспоненциально растет собственная концентрация носителей заряда.
В диодах на основе материала с большей шириной запрещенной зоны плотность тока насыщения должна быть значительно меньше, так как собственная концентрация экспоненциально уменьшается с увеличением ширины запрещенной зоны. Сравнивая германиевые и кремниевые диоды и учитывая разницу в собственных концентрациях носителей в германии и кремнии, которая составляет три порядка, следует заключить, что плотность тока насыщения в кремниевых диодах должна быть меньше на шесть порядков.
С увеличением концентрации примесей в прилегающих к переходу областях плотность тока насыщения в соответствии с (1) должна уменьшатся.
Таким образом, ВАХ диода обычно записывают в виде:
,
где 
– приложенное напряжение;
– коэффициент пропорциональности;
- температура.
Графическое изображение ВАХ показано на рис. 3. Для удобства масштабы прямых и обратных напряжений, а также прямых и обратных токов выбирают разными.