В туннельном диоде дифференциальное сопротивление может быть отрицательным из-за квантовомеханического явления туннелирования электронов. 4

Для определённого диапазона прикладываемых к диоду напряжений электроны в одном из его регионов активно туннелируют, внося вклад в общий ток диода, а за пределами этого диапазона напряжений туннелирования уже не происходит. 4

Таким образом, в очень узком интервале входных напряжений при увеличении прямого смещения дифференциальное сопротивление диода становится отрицательным, и ток не растёт, а, напротив, падает. 1 Сила тока уменьшается до некоего минимального значения, зависящего от параметров конкретного радиокомпонента. 1 При дальнейшем повышении напряжения ток снова начинает расти, и вольт-амперная характеристика возвращается к своему обычному виду. 1