Fig. (a) Característica de un diodo túnel (línea continua) y un diodo normal (línea discontinua) y (b) símbolo gráfico de un diodo túnel.

Los diodos túnel están formados básicamente por una unión pn, pero a diferencia del diodo semiconductor básico, las dos partes de germanio tienen un dopado fortísimo.
Cuando se polariza el diodo directamente y se somete a pocos voltios (por debajo de la tensión umbral de un diodo normal), la corriente asciende rápidamente. Llegado un punto máximo, la corriente disminuye a medida que la tensión va aumentando. Luego sigue el comportamiento de un diodo normal.
El trozo de curva comprendido entre la cresta y el descenso de corriente nos interesa porque corresponde a un dispositivo con resistencia negativa (en una corriente negativa, la pendiente será negativa).
La resistencia negativa de un diodo túnel puede ser utilizada en numerosas aplicaciones: para conmutaciones, osciladores y amplificación. Este amplio margen de aplicaciones concuerda con el hecho de que este diodo no presenta retardos y, por eso, se utiliza mucho para conmutadores muy rápidos. Sin embargo, presenta el inconveniente de no soportar altas corrientes, y esto hace que se prefieran otros dispositivos más lentos en multitud de ocasiones.

De esta forma, el efecto túnel produce en la característica una región de pendiente negativa entre los puntos de pico y de valle. La característica inversa de un diodo túnel también difiere de la de un diodo pn normal en que la ruptura ocurre a polarización casi nula, como en un diodo de conducción inversa .