Туннельный пробойобусловлен туннельным эффектом, то есть «просачиванием» электронов сквозь тонкий потенциальный барьер. Он наблюдается в том случае, когда при подаче обратного напряжения возникает перекрытие энергетических зон (рис. 3.4), вследствие чего электроны могут переходить из валентной зоны р-области в зону проводимости п-области.
Для возникновения туннельных переходов необходимо, чтобы напряженность поля в переходе достигла определенной критической величины 
.
Экспериментально установлено, что для германия 
, для кремния 
, что достижимо только в очень узких р-п-переходах, получаемых при высокой концентрации примеси.
Туннельный пробой с повышением температуры наступает при более низком обратном напряжении. Объясняется это тем, что с ростом температуры у полупроводников уменьшается ширина запрещенной зоны, соответственно, уменьшается толщина р-п-перехода и возрастает напряженность поля в переходе, что увеличивает вероятность возникновения туннельного пробоя.
