产生负电阻的机制和能带以及迁移率有关。较低的导带底 (中央谷) 具有高迁移率，更小的有效质量和更低的态密度；较高的导带底（卫星谷）具有较低的迁移率，更大的有效质量（中央谷的 8 倍）和更高的状态密度（中央谷的 24 倍）。
当电压变化的时候，电子从高迁移率的导带底移动到低迁移率的导带底，使得
能带结构表现出负微分电阻的标准，
。否则，由于热激发，上部山谷将电子稠密。 - 下谷中的电子必须比上谷中的电子具有更高的迁移率、更小的有效质量和更低的态密度。
。否则，在电子开始从下谷转移到上谷之前，半导体材料就会击穿。