这是一种重要的微波、毫米波有源器件。它是利用了雪崩倍增和漂移渡越这两种过程所造成的延迟作用来产生振荡的。
其基本结构是Read二极管的结构，即内部具 有p-n-i-n型式。工作时外加有较大的直流反向电压（要大于器件的雪崩击穿电压），并要使得n区和i区全部耗尽（其中存在有强的电场）；雪崩区在p-n势垒处（宽度很窄），n区和i区几乎都是载流子的漂移区。当雪崩区倍增出载流子时，二极管上的电压即下降；然后电子渡越漂移区，当到达阳时即输出一个电流脉冲，与此同时二极管上的电压又增大；接着又发生雪崩区倍增，然后漂移，……这样即不断地输出电流脉冲，从而产生微波振荡。因为产生载流子的雪崩倍增作用可以造成电流与电压波形之间近似有π/2的相位差，而且漂移渡越过程也可以造成电流与电压波形之间产生一定的相位差（最恰当的是π/2），因此输出电流与输出电压之间在一定的条件下有可能反相（呈现交流负电阻)，即器件就可以产生振荡而输出交流信号；在理想情况（输出电流与电压之间的相位差=π）下，输出信号的振荡频率为f = vs / 2 W = 1/ 2 td ，即f与漂移区长度W和电子渡越漂移区的时间td 有关（vs是电子的饱和漂移速度）。由于IMPATT二极管是工作在击穿电压以上，而且雪崩倍增电流很大，所以其输出功率较大；并且减薄漂移区长度，可提高工作频率，例如W=5mm时，f =10GHz，可在mm波段工作。但是该器件是工作在雪崩倍增状态，则噪声大，不宜用作本机振荡信号源。
