При подачі на діод зміщуючої напруги в зворотному напрямку висота потенціального бар’єра р-n - переходу зростає і збільшується перекривання енергетичних зон в сусідніх областях. Вільні рівні зони провідності n - області розміщуються навпроти зайнятих рівнів валентної зони р - області, а зайняті рівні зони провідності n - області навпроти повністю зайнятих рівнів валентної зони р - області (рисунок.1.5,б). При цьому імовірність переходу електронів з валентної зони р - області зростає, а імовірність зворотного переходу зменшується. Рівновага порушується, і через діод буде протікати тунельний струм в зворотному напрямку (точка 1 на ВАХ). Величина цього струму різко збільшується по мірі зростання зворотної напруги, так як при цьому все більше число електронів з валентної зони мають можливість тунелювання в зону провідності. При прикладанні до діода напруги в прямому напрямку, внаслідок зменшення потенціального бар’єра перекривання зон зменшується. Частина заповнених рівнів зони провідності n - області буде розміщуватися навпроти вільних рівнів валентної зони р - області (рисунок1.5, в). Потік електронів із зони провідності в валентну зону зростає, а зворотний потік зменшується. Через діод буде протікати прямий тунельний струм (точка 2 на ВАХ). Із збільшенням напруги зростає кількість зайнятих рівнів зони провідності, що перекриваються з вільними рівнями валентної зони і прямий струм зростає. При деякій прямій напрузі Up, коли рівень Фермі в зоні провідності буде навпроти верху валентної зони (рисунок 1.5,г), тунельний струм діода в прямому напрямку досягає максимуму (точка 3 на ВАХ), а потім із зростанням напруги починає зменшуватися (точка 4 на ВАХ), тобто з’являється відрізок з від’ємним диференціальним опором. Причина зменшення тунельного струму полягає в тому, що при U>Up, все більша частина зайнятих рівнів в зоні провідності перестає перекриватися з вільними рівнями валентної зони (рисунок 1.5,д). Коли напруга па діоді буде дорівнювати Uv, перекривання зон припиниться (рисунок 1.5,є) і тунельний струм повинен стати рівним нулю. Подальше підвищення напруги понижує потенціальний бар’єр настільки, що
