Tunnelidiodi on suorituskykyinen elektroninen komponentti, jota käytetään nopeissa elektronisissa piireissä. Sitä käytetään erityisenä puolijohdemuotona. Tunnelidiodi, jota kutsutaan myös Esaki -diodiksi keksijänsä jälkeen, käyttää kvanttimekaniikkaa erittäin nopeasti toimivan diodin tuottamiseksi.
Vuonna 1957 fyysikko Leo Esaki, joka työskentelee yrityksessä, joka tunnetaan nyt nimellä Sony, suunnitteli ensimmäisen käsin kosketeltavan tunnelidiodin havaittuaan, että tunneleiden vaikutuksen pakottaminen elektroniin loi paljon nopeamman diodin kautta lähetetyn signaalin käsittelyn. Hän voitti yhdessä fysiikan Nobel -palkinnon Brian Josephsonin kanssa vuonna 1973 löydön ja suunnittelun perusteella. Tunnelidiodien käyttöönoton jälkeen monille Sony Corporationin valmistamille elektronisille laitteille tunnelin diodien käyttö laajeni nopeasti muille valmistajille ja monet loivat oman tunnelidiodimallinsa Esakin luoman mallin perusteella.
Tunnelidiodit ovat suosittuja, koska ne kykenevät toimimaan nopeuksilla suhteessa mikroaaltojen taajuuksiin. Niiden muotoilu ja niiden luomiseen käytetyt materiaalit mahdollistavat niiden toiminnan niin suurella nopeudella. Tämän ominaisuuden ansiosta tunnelidiodista voi tulla elinkelpoinen osa monia erilaisia elektronisia laitteita, ja useat elektroniikan valmistusyritykset ovat käyttäneet tunnelidiodia sen alusta lähtien.
Syy, miksi nämä diodit pystyvät toimimaan yhtä nopeasti kuin ne ja luovat prosessointinopeuden, jonka he kykenevät, johtuu johtumisen ja valance -elektronikaistojen kohdistuksesta rikkoutuneen kaistaraon sisällä. Tämä kohdistaminen johtaa piiriin, jossa diodi on toteutettu ja pystyy käsittelemään tulosignaalin huomattavasti nopeammin. Tämän seurauksena tunnelidiodia voidaan käyttää vahvistimissa ja signaaliprosessoreissa sekä taajuusmuuttajissa ja oskillaattoreissa.
Materiaali, josta diodi on valmistettu, vaikuttaa myös nopeuteen, jolla se voi toimia. Itse diodi voidaan valmistaa tiukasti germaniumista, kevyestä ja erittäin johtavasta materiaalista. Tätä materiaalia käytettiin pääasiassa silloin, kun tämäntyyppiset diodit tulivat ensimmäistä kertaa suosittuiksi.
Myöhemmät diodimallit on valmistettu muista johtavista materiaaleista. Esimerkkejä ovat galliumarsenidi sekä piipohjaiset materiaalit. Eri materiaalien käyttö on joko lisännyt tai pienentänyt tunnelin diodin toimintanopeutta diodin käytön mukaan.