Dioda tunelowa to wysokowydajny element elektroniczny stosowany w szybkich obwodach elektronicznych. Jest używany jako specyficzna forma półprzewodnika. Nazywana również diodą Esaki od swojego wynalazcy, dioda tunelowa wykorzystuje mechanikę kwantową do wytworzenia niezwykle szybko działającej diody.
W 1957 roku fizyk Leo Esaki, pracujący dla firmy znanej obecnie jako Sony, zaprojektował pierwszą namacalną diodę tunelową po stwierdzeniu, że wymuszenie efektu tunelowania na elektronach powoduje znacznie szybsze przetwarzanie sygnału przesyłanego przez diodę. Zdobył wspólnie z Brianem Josephsonem nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1973 roku w oparciu o ich odkrycie i projekt. Po wdrożeniu diod tunelowych do wielu urządzeń elektronicznych produkowanych przez Sony Corporation, zastosowanie diod tunelowych szybko rozszerzyło się na innych producentów i wielu z nich stworzyło własne projekty diod tunelowych na podstawie tego stworzonego przez Esaki.
Diody tunelowe są popularne, ponieważ mogą działać z prędkościami w zakresie częstotliwości mikrofalowych. Ich konstrukcja i materiały użyte do ich wykonania pozwalają im funkcjonować z tak dużą szybkością. Atrybut ten pozwala, aby dioda tunelowa stała się realną częścią wielu różnych urządzeń elektronicznych, a od samego początku dioda tunelowa była używana przez wiele firm produkujących elektronikę.
Powodem, dla którego te diody są w stanie działać tak szybko, jak one, i wytwarzać prędkość przetwarzania, do jakiej są w stanie, jest wyrównanie pasm przewodnictwa i elektronów walencyjnych w przerwanej przerwie wzbronionej. To ustawienie powoduje, że obwód, w którym jest zaimplementowana dioda, jest w stanie przetwarzać sygnał wejściowy w znacznie szybszy sposób. Dzięki temu dioda tunelowa może znaleźć zastosowanie we wzmacniaczach i procesorach sygnałowych, a także w przemiennikach częstotliwości i oscylatorach.
Materiał, z którego wykonana jest dioda, również wpływa na szybkość, z jaką może ona funkcjonować. Sama dioda może być wykonana wyłącznie z germanu, lekkiego i ultraprzewodzącego materiału. Jest to materiał, który był używany głównie, gdy tego typu diody po raz pierwszy stały się popularne.
Późniejsze modele diod zostały wykonane z innych materiałów przewodzących. Przykłady obejmują arsenek galu oraz materiały na bazie krzemu. Zastosowanie różnych materiałów zwiększyło lub zmniejszyło szybkość działania diody tunelowej, w zależności od zastosowania diody.