利用半導體結構中載流子的碰撞電離和渡越時間兩種物理效應而產生負阻的固體微波器件。雪崩二極體能以多種模式產生振盪。主要有碰撞雪崩渡越時間(IMPATT)模式，簡稱崩越模式。它是利用半導體PN結中載流子的碰撞電離和渡越時間效應產生微波頻率下的負阻，從而產生振盪。另一種是俘獲等離子體雪崩觸發度越時間(TRAPATT)模式，簡稱俘越模式。它是在電路中產生電壓過激以觸發器件，使二極體勢壘區充滿電子–空穴等離子體，造造成器件內部電場突然降低，而等離子體在低場下逐漸漂移出勢壘區。這種模式工作頻率較低，但輸出功率和效率則較大。除上述兩種主要工作模式以外，雪崩二極管還能以諧波模式、參量模式、靜態模式以及熱模式工作。
雪崩二極管按結構可分為單漂移區雪崩二極管和雙漂移區雪崩二極管兩大類。單漂移區雪崩二極管的結構有PN、PIN、P＋NN＋（或N＋PP＋）、P＋NIN＋（或N＋PIP＋）、MNN＋。其中P＋NN＋結構工藝簡單，在適中的電流密度下能獲得較大的負阻，且頻帶較寬，因此在工業中應用較多。雙漂移區雪崩二極管是1970年以後出現的，其結構為P＋PNN＋，實質上相當於兩個互補單漂移區雪崩二極管的串聯，從而有效地利用瞭電子和空穴漂移空間，輸出功率和效率均較高。制造雪崩二極管的材料主要是矽和砷化鎵。雪崩二極管具有功率大、效率高等優點。它是固體微波源，特別是毫米波發射源的主要功率器件，缺點是噪聲較大。