دیود تونلی از دو قطعه نیمه هادی نوع PوN که غالباً ا جنس ژرمانیم و گالیم آرسنید می باش ساخته شده است و دارای یک ناحیه مقاومت منفی می باشد. میزان ناخالصی در دیود تونلی، نسبت به دیود معمولی بسیار زیاد است (حدود چند هزار برابر) که این خود باعث به وجود آمدن یک ناحیه ی تهی بسیار نازک ، در محل پیوند می شود. ناحیه ی نازک تهی سبب می شود تا حاملهای زیادی به جای اینکه در ولتاژ های پایین عبور نمایند از آن تونل بزنند