Diode Terowongan (Tunnel Diode)

Jika konsentrasi doping dinaikkan, maka lebar daerah deplesi akan menipis dan
karenanya tinggi potensial penghalang akan menurun. Jika konsentrasi doping
dinaikkan lagi sehingga ketebalan darah deplesi menjadi lebih rendah dari 10 nm, maka
terjadi mekanisme konduksi listrik baru dan menghasilkan karakteristik piranti
elektronika yang unik.
Seperti telah dijelaskan oleh Leo Esaki pada tahun 1958, bahwa untuk potensial
penghalang yang sangat tipis menurut teori kuantum mekanik, elektron dapat
menerobos melewati potensial pengahalang (melalui terowongan) tanpa harus memiliki
cukup energi untuk mendaki potensial tersebut. Karakteristik I-V dari ‘Diode Esaki”
diperlihatkan pada gambar 7.14. Terlihat bagaimana arus terowongan memberi
kontribusi terhadap arus yang mengalir terutama pada tegangan maju relatif rendah.
Arus terowongan akan naik dengan adanya kenaikan tegangan sampai efek dari
arus maju mulai memberi kontribusi. Setelah puncak arus Ip dicapai, arus terowongan
menurun dengan adanya kenaikan tegangan arus injeksi mulai mendominasi. Arus
puncak Ip dan arus lembah Iv merupakan titik operasi yang stabil. Karena efek
terowongan merupakan penomena gelombang, transfer elektron terjadi dengan
kecepatan cahaya dan pergantian antara Ip dan Iv terjadi dengan cepat sehingga cocok
untuk aplikasi komputer. Lebih jauh antara Ip dan Iv terdapat daerah dimana
hambatan r = dV / dI berharga negatif yang dapat digunakan untuk osilator dengan
frekuensi sangat tinggi.