Pētot pārmaiņu mehānismustrāva saskarē starp diviem dažādiem medijiem - pusvadītāju un metālu, tika pieņemts, ka tā pamatā ir tā sauktā uzlādes nesēju tuneļa ietekme. Tomēr tajā laikā (1932. gadā) pusvadītāju tehnoloģiju attīstības līmenis neļāva pierādīt domu par pieredzi. Tikai 1958. gadā japāņu zinātnieks Esaki spēja to spožīgi to apstiprināt, izveidojot pirmo tuneļa diode vēsturē. Pateicoties pārsteidzošajām īpašībām (jo īpaši ātrumam), šī ierīce piesaistīja speciālistu uzmanību dažādās tehniskajās jomās. Ir vērts paskaidrot, ka diode ir elektroniska ierīce, kas apvienota vienā iepakojumā no diviem dažādiem materiāliem ar dažāda veida vadītspēju. Tāpēc caur to var plūst elektriskā strāva tikai vienā virzienā. Polaritātes izmaiņas noved pie diožu "slēgšanas" un tās pretestības palielināšanās. Sprieguma pieaugums izraisa "sadalījumu".
Рассмотрим, как работает туннельный диод.Klasiskā pusvadītāju taisngrieža ierīce izmanto kristālus, kuru piemaisījumu daudzums nav lielāks par 10 līdz 17 (-3 centimetra) līmenim. Tā kā šis parametrs ir tieši saistīts ar bezmaksas datu nesēju skaitu, izrādās, ka pēdējais nekad nevar būt lielāks par norādīto ierobežojumu.
Starpposma zonas (p-n krustojuma) biezuma noteikšanai ir formula:
L = ((E * (Uk-U)) / (2 * Pi * q)) * ((Na + Nd) / (Na * Nd)) * 1050000,
kur Na un Nd ir jonizēto akceptoru skaitsun donoriem; Pi - 3.1416; q ir elektronu maksas vērtība; U ir pielietotais spriegums; Uk - potenciāla starpība pārejas sadaļā; E ir dielektriskā konstante vērtība.
Следствием из формулы является тот факт, что для Klasiskā diodes p-n krustojumu raksturo zems lauka intensitāte un salīdzinoši liels biezums. Lai elektroni iekļūtu brīvajā zonā, viņiem nepieciešama papildu enerģija (paziņota no ārpuses).
Tuneļa diode tiek izmantota tā projektēšanāšāda veida pusvadītāji, kas maina piemaisījumu saturu līdz 10 līdz 20 (-3 grādi centimetra), kas atšķiras no klasiskajiem. Tas noved pie dramatiskas krustojuma biezuma samazināšanās, straujas lauka intensitātes palielināšanās p-n reģionā un līdz ar to tuneļa krustojuma parādīšanās, kad elektronam nav nepieciešama papildu enerģija, lai iekļūtu valences joslā. Tas notiek tāpēc, ka daļiņas enerģijas līmenis, mainoties barjerai, nemainās. Tuneļa diodi var viegli atšķirt no parastajiem ar strāvas sprieguma raksturlielumiem. Šis efekts rada sava veida šļakatām - diferenciālās pretestības negatīvo vērtību. Sakarā ar to tuneļa diodes tiek plaši izmantotas augstfrekvences ierīcēs (p-n spraugas biezuma samazināšanās padara šādu ierīci ātrdarbīgu), precīzās mērīšanas iekārtās, ģeneratoros un, protams, datortehnoloģijās.
Lai gan tuneļa efekta strāva ir spējīgaplūsma abos virzienos, ar tiešu diodes savienojumu, spriegums pārejas zonā palielinās, samazinot elektronu skaitu, kas spēj tunelēt. Sprieguma palielināšanās noved pie tuneļa strāvas pilnīgas izzušanas, un ietekme ir tikai uz parasto difūzo (kā tas ir klasiskajās diodēs).
Ir arī vēl viens līdzīgu pārstāvisierīces - apgriezts diode. Tas ir tas pats tuneļa diode, bet ar mainītām īpašībām. Atšķirība ir tāda, ka reversā savienojuma, kurā "aizveras" parastais taisngriezis, vadītspējas vērtība ir augstāka nekā tiešajam savienojumam. Pārējās īpašības atbilst tuneļa diodei: ātrums, zems iekšējais troksnis, spēja izlabot mainīgos komponentus.
