Tünel kavşağı, elektronları bir malzemeden diğerine geçirmek amacıyla, genellikle ince bir bariyerle ayrılmış iki farklı elektriksel olarak iletken veya manyetik malzemenin birleştiği bir noktadır. Bir tünel kavşağının tanımlayıcı yönü, mekanik olarak konuşursak, elektronların birleşme bariyerine nüfuz etmek için çok zayıf olmaları, ancak yine de kuantum tünelleme adı verilen bir prensip olmasına rağmen bunu yapmalarıdır. Tünel kavşakları, flash bellek yongaları, fotovoltaik hücrelerin verimliliğini artıran ve aksi takdirde mümkün olandan daha yüksek frekanslarda reaksiyona girebilen çok hızlı diyotların yapımı gibi birçok hızlı etkili elektronik cihazda kullanışlıdır.
Tüm tünel kavşaklarının çalışmasının dayandığı kuantum tünelleme prensibi, kuantum mekaniği teorileri üzerine kuruludur. Bu teoriler, matematiksel olarak, bir elektronun belirli bir bariyerin depolanmış enerjisinden geçmek için aktif mekanik enerjiden yoksun olmasına rağmen, bariyeri kıran herhangi bir elektronun şansının çok küçük olmasına rağmen, sıfır olmadığını belirtir. Bir elektronun aşikar bir şekilde üstün bir bariyer olmasına rağmen normalde matematiksel veya mekanik olarak mümkün olmamakla birlikte, yine de var olduğu için, bilim adamları elektronun bunu dalga-parçacık ikiliği denilen bir kuantum mekaniği teorisi sonucu gerçekleştirdiğini tahmin etmişlerdir.
Dalga-parçacık ikilemi teorisi, tüm madde biçimlerinin, bir tünel kavşağı durumunda elektrik olduğunu, aynı anda iki ayrı durumda bulunduğunu belirtir. İlk olarak, madde kütlesi ve hızı nedeniyle belirli miktarda aktif mekanik enerjiye sahip olan bir elektron gibi bir parçacık olarak bulunur. İkincisi, madde belirli bir frekansta çalışan ve titreşen bir dalga biçimi olarak mevcuttur.
Dalga-parçacık dualitesinin bir sonucu olarak, bir elektron bir engelden geçmek için aktif mekanik enerjiye sahip olmayabilir; ancak, yeterince yüksek bir frekansta, bariyerden geçmek için yeterli dalga şekli enerjisine sahip olabilir. Yeterince yüksek bir frekansta, bir elektronun dalga formu enerjisi kelimenin tam anlamıyla kuantum tünel olarak adlandırılan bir eylemde düşük frekans bariyeri boyunca titreşebilir. Kuantum tünellemeyle ilgili çok yüksek frekansların bir sonucu olarak, katılan elektronların hareketleri oldukça hızlı gerçekleşir ve bu, tünel kavşağı kullanan bir cihazın çok hızlı çalışmasını sağlar. Bu hız daha sonra elektrikli ekipmanın çalışmasını hızlandırmak veya ışık dalgaları gibi çok hızlı hareket eden enerji biçimlerini tespit etmek, tanımlamak ve bunlara tepki vermek için kullanılabilir.
Uygulamada, tünel kavşakları öncelikle elektronikte kullanılmaktadır. Flash belleğe okuma ve yazma için hız sağlar, bilgisayarların çalışma hızını artıran çok hızlı osilatörlerin üretimine izin verir ve yüksek radyasyonlu ortamlarda tespit edebilen ve çalışabilen bilimsel araçların yapımına izin verir.
Tünel kavşağı ışık enerjisiyle etkileşime geçmek için de kullanılabilir ve ışığa bağlı araştırma projelerinde yer alır. Temiz enerji araştırmalarında, yüksek operasyonel frekanslarının aynı miktarda ışıktan geleneksel hücrelerden daha fazla enerji yakalamasına izin verdiği yüksek verimli güneş pillerine dahil edilir. Ayrıca, ultraviyole, röntgen ışınları ve diğer birçok dalga formu enerjisi ve ışınımını görmeleri dışında, dijital kameralarda kullanılanlara benzer dedektörler üretmek için süper iletkenlerle birlikte kullanılmaktadır.
