隧道二極管，又稱為江崎二極管，它是以隧道效應電流為主要電流分量的晶體二極管。隧道二極管是采用砷化鎵（GaAs）和銻化鎵（GaSb）等材料混合制成的半導體二極管，其優點是開關特性好，速度快、工作頻率高；缺點是熱穩定性較差。一般應用于某些開關電路或高頻振蕩等電路中。
（1）費米能級位于導帶和滿帶內；
（2）空間電荷層寬度必須很窄（0.01微米以下）；
（3）簡并半導體P型區和N型區中的空穴和電子在同一能級上有交疊的可能性。
隧道二極管為雙端子有源器件。其主要參數有峰谷電流比（IP/PV），其中，下標"P"代表"峰"；而下標"V"代表"谷"。簡單地說,所謂"隧道效應"就是指粒子通過一個勢能大于總能量的有限區域。這是一種量子力學現象， 按照經典力學是不可能出現的。隧道二極管可以被應用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中（其工作頻率可達毫米波段），也可以被應用于高速開關電路中。
基于重摻雜PN結隧道效應而制成的半導體兩端器件。隧道效應是1958年日本江崎玲於奈在研究重摻雜鍺PN結時發現的，故隧道二極管又稱江崎二極管。這一發現揭示了固體中電子隧道效應的物理原理，江崎為此而獲得諾貝爾獎金物理學獎。隧道二極管通常是在重摻雜 N型（或 P型）的半導體片上用快速合金工藝形成高摻雜的PN結而制成的；其摻雜濃度必須使PN結能帶圖中費米能級進入N型區的導帶和P型區的價帶；PN結的厚度還必須足夠薄（150埃左右），使電子能夠直接從N型層穿透PN結勢壘進入P型層。這樣的結又稱隧道結。
隧道過程的定性分析
隧道二極管PN結兩側均為摻雜濃度高達的簡并半導體。二極管的伏安特性曲線如圖1所示，利用簡并半導體PN結的能帶圖可定性說明隧道二極管的特性。
由于PN結兩側高摻雜，費米能級都進入各自能帶中，平衡時具有統一費米能級，則隧道二極管PN結的勢壘區能帶傾斜比普通PN結更為嚴重，勢壘區厚度較薄，平衡時能帶如圖2（a）所示，由于費米能級以上為空態，費米能級以下狀態都被電子填滿，則此時沒有隧道電流。只有在外加電壓作用下，P區和N區的費米能級發生移動，載流子發生運動才有可能形成電流。
圖2（b）為PN結反偏時能帶圖。反偏使P區費米能級相對N區費米能級向上移動，使P區以下一部分電子態與N區以上部分空態處于相同能量水平，則有P區的電子通過勢壘“隧道”穿越到N區，形成反向隧道電流。對應于圖1中1點。
圖2（c）~（g）為PN結正向偏置時的能帶圖。隨著正向偏壓增加，相對于向上移動，對應于圖2（c），以下部分電子與以上部分空態處于相同能量，則有N區電子穿過隧道到達P區形成正向隧道電流，對應于圖1中2點。正向偏壓增加，相對于向上移動，N區導帶電子態與P區價帶空態重疊更多，正向隧道電流增大，當能帶重疊最多時，穿過隧道的載流子數達到攝大，正向隧道電流達到極大值，對應于圖2（d）和圖1中3點。正向電壓進一步增加，相對，更往上移，但N區電子態與P區空態重疊部分逐漸減小，穿過隧道的N區電子數減小，正向隧道電流減小，對應圖2（e）和圖1中4點。當正向偏壓增加使向上移到N區的電子態與P區空態不發生重疊時，正向隧道電流降到最小值，對應圖2（f）和圖1中5點。當正向電壓進一步增大時，則出現正常的PN結注入電流，其隨外加電壓指數增加，對應于圖2（g）和圖1中6點。
可見隧道二極管伏安特性曲線有兩個正斜率區和一個負斜率區。從3點到5點范圍，隨正向電壓增加，電流減小，出現負阻特性。在一定的電流范圍內，電壓是電流的多值函數
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