Для усиления и генерации колебаний СВЧ могут успешно применяться лавинно-пролетные диоды (ЛПД или IMPATT – Impact Avalanche and Transit Time). Эти диоды работают в режиме электрического пробоя при постоянном обратном напряжении и при известных условиях могут обладать отрицательным сопротивлением для переменного тока. Такое отрицательное сопротивление получается только при работе на СВЧ. На более низких частотах оно не возникает.
Пусть к ЛПД приложено постоянное обратное напряжение и некоторое переменное. Под действием положительной полуволны обратного напряжения в режиме пробоя происходит лавинообразное нарастание тока — электрическая лавина. Вследствие конечного времени пролета носителей через p – n – переход, эта лавина достигает максимума с некоторым запаздыванием по отношению к вызвавшей ее положительной полуволне переменного напряжения. Под действием постоянного напряжения лавина продолжает двигаться и в течение следующего, отрицательного полупериода напряжения. Таким образом, импульс тока, соответствующий лавине, противоположен по знаку отрицательной полуволне переменного напряжения. Следовательно, для переменного тока возникает отрицательное сопротивление.
Подключая ЛПД к колебательной системе СВЧ, можно за счет отрицательного сопротивления получить режим генерации колебаний или усиления. На более низких частотах инерционность процессов сказывается слишком мало и запаздывание импульса тока по отношению к переменному напряжению получается также ничтожно малым, поэтому отрицательное дифференциальное сопротивление практически отсутствует. ЛПД могут иметь не только p – n – структуру, но и более сложную, например в диодах IMPATT используется структура п+ - p – i – p+,
При применении ЛПД для усиления сигналов сказывается их недостаток — относительно высокий уровень собственных шумов.