Туннельным диодом называют полупроводниковый диод на основе p+-n+ перехода с сильнолегированными областями, на прямом участке вольт-амперной характеристики которого наблюдается n-образная зависимость тока от напряжения. Расчет вольт-амперных характеристик туннельного диода по уравнению дает хорошее согласие с экспериментом.
E1 и E2 - расстояние от энергии Ферми до дна зоны проводимости или вершины валентной зоны. Отметим, что туннельный диод имеет высокие значения максимальной граничной частоты fmax ~ 109 Гц, поскольку времена процессов при туннелировании составляют наносекунды, то есть tmin ~ 10-9 c Обращенный диод - это туннельный диод без участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Высокая нелинейность ВАХ при малых напряжениях вблизи нуля (порядка микровольт) позволяет использовать этот диод для детектирования слабых сигналов в СВЧ-диапазоне.
Энергия Ферми в электронном и дырочном полупроводниках совпадает или находится на расстоянии ± kT/q от дна зоны проводимости или вершины валентной зоны. В этом случае ВАХ такого диода при обратном смещении будут точно такие же, как и у туннельного диода. При прямом смещении туннельная компонента ВАХ будет полностью отсутствовать, т.к. нет полностью заполненных состояний в зоне проводимости
Поэтому при прямом смещении в таких диодах до напряжений, больше или равных половине ширины запрещенной зоны, ток будет отсутствовать. С точки зрения выпрямительного диода ВАХ такого диода будет инверсной, то есть будет высокая проводимость при обратном смещении и малая при прямом. В связи с этим такого вида туннельные диоды получили название обращенных диодов.