雪崩击穿来源于强电场下载流子在平均自由程中获得足够能量，与晶体中共价键电子碰撞并传递能量使其脱离共价键的束缚，将价带中的电子激发至导带中，产生一对二次电子-空穴对，这个过程称为碰撞电离。二次电子-空穴对继续进行碰撞电离，循环往复，形成雪崩倍增。
所以在这个过程中就可以定义一个电子电离率αn或空穴电离率αp的概念：一个电子或空穴沿电场方向在单位距离内通过碰撞电离而产生二次电子-空穴对的数目。
所以载流子电离率与电场强度是强相关的，在PN结耗尽区内的电场强度从结面处向两侧下降，因为并不是耗尽区内每一处对雪崩倍增的贡献都相同。所以，其实在峰值电场强度附近的区域是强雪崩倍增区域。根据击穿条件：
强雪崩倍增区域对击穿贡献很大。这是功率器件设计的关键，也是采用各种提升耐压技术降低峰值电场以提高耐压的根本原因。电离率与电场强度的近似公式为：
结合上式以及Si基PN结击穿电压公式可以得到，室温下理想平行平面Si单边突变PN结击穿电压近似公式为：
NB是低掺杂一侧的浓度。
对于功率MOS和IGBT等器件而言，其主要承担耐压的PN结通常是采用平面工艺制成，即在光刻形成掺杂窗口后进行扩散或离子注入并推进形成。在窗口的中间区域，结面近似为平行平面结，在角和边的地方，结面则近似为球面和圆柱面，其曲率半径减小导致电场集中和耐压降低，这称之为曲率效应。
假设角和边的区域分别可以用泊松方程的球对称解和圆柱对称解做近似求解有：
若结面为圆柱面时，n=1；若结面为球面时，n=2；r是圆柱面和球面的半径。
那么根据上式有：
对于柱面结有：
对于球面结有：
这里的r是求解电场点距离球面结或柱面结的距离，rd是耗尽区外边界半径，rj是结半径。在r较小并接近于rj之处，电场最大。此时可以忽略rn+1，就有：
又因为碰撞电离只在电场最强处发生，因此根据电离率与电场强度的近似关系式：
近似求得电离率，再由雪崩击穿的条件求出击穿时的最大电场和击穿电压。
所以对于柱面结：
对于球面结：
其中VCY为圆柱结击穿电压、VSP为球面结击穿电压，VPP为平面结击穿电压，它们之间的比值称为归一化击穿电压。rj为曲率半径，W为平面结击穿时的耗尽层宽度，令η=r j /W，称为归一化曲率半径，用来描述结面的曲率效应的大小。
下图展示了两种结结果：
其中f max表示为相同衬底浓度与外界电压下表面最大电场与平行平面结最大电场的比值
1、曲率效应的存在，球面结和柱面结的击穿电压均小于理想的平行平面结的击穿电压，即归一化击穿电压小于1。
2、η越小(即曲率半径越小)曲率效应越明显，电场越集中归一化击穿电压越低。
3、球面结的击穿电压比柱面结的击穿电压低，故功率器件设计中需要尽量避免形成球面结。比如在边角处进行倒角使其呈较大的圆弧形，结面的边缘尽量呈柱面结。
又因为，柱面结和球面结是一个近似结，而柱面结和平行平面结在两部分交界处C1C2不能连续过渡，如下图所示：
所以文献报道中提出利用椭圆圆柱坐标求解泊松方程以获得更接近实际的电场分布。所以，最终击穿电压近似表达为：
这个结果也体现在上曲线图的虚线中。可以看到修正后的结果比柱面结近似解VCY要大，这是因为当η较小时，即曲率半径较小时，PN结平面部分对降低边缘部分的电场有一定的作用，而柱面结近似结中忽略了这个作用，因此其给出的电场较大，击穿电压较低；当η较大时，修正后的结果逐渐偏离柱面结的近似解，接近于平行平面解。
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