Transistörler iki tiptir; alan-etki transistörler ve
bipolar bağlantılı transistörler. Bunların çalışma yöntemleri farklıdır, fakat
elektrik sinyallerini yükseltmede iki tip de genel özellikleri sergiler; bu
nedenle yarıiletken elektroniklerde temel aktif element olarak kullanılırlar.
Geniş-skala intergre devrelerde daha çok alan-etki transistörler tercih edilir.
Tek-elektron transistör (SET), dreyn ve kaynak olarak tanımlanan iki elektrot içerir. Bunlar, island (veya dot) denilen düşük self-kapasitanslı bir elektrota tünellemeyle bağlanmıştır. Islandın elektrik potansiyeli, kapı (gate) denilen üçüncü bir elektrot tarafından ayarlanır (Şekil).
Böyle bir üç-elektrotlu elementte, tünel bağlantıları düşük kapasitans (1) ve iletkenliğe (2) sahipse, sistemden elektronların birbiriyle ilişkili bir tünel nakli gerçekleştirilebilir; bu prosesin şiddeti (yani, tünel oluşturma akımı), merkez island (ana öğe) şarjına bağımlıdır. Merkez island şarjı kapı elektriği alanı tarafından indüklenen şarj içerir; ve bu da element boyunca akım kontrolü sağlar. Bu bağımlılık, tünel akımının, kapı voltajı (yani, indüklenen yük) üzerindeki periyodik (3) bağımlılığından kaynaklanmaktadır. Kapının elektrik alanı vasıtasıyla sistem aracılığıyla kontrol edilebilirliği, yalıtılmış-kapı alan-etki transistörüne benzer şekilde, böyle bir sistemin için transistör teriminin uygun olduğunu gösterir.
e2/(2C) >> kBT, C = Ctrans.1 + Ctrans.2 + Cgate (1)
C = toplam kapasitans, Ctrans. = geçiş (transisyon) kapasitans, Cgate = gate (kapı) kapasitans, T = sıcaklık, e = elektron yükü
Gc << G0 = e2 / hGc (2)
Gc = bağlantı tünel kondüktans, G0 = kondüktans kuantum birimi
U0=e/Cgate (3)
U0= periyot, Cgate = ortak kapı ve kapasitans
Sistemin island şarjına duyarlılığı son derece yüksektir: Elektron yükü e'nin 10-6 seviyesinde indüklenmiş şarj değişikliklerini kaydetmek mümkündür. Günümüzde 10-5 e hassasiyet elde edilmiştir; bu, tek elektronları manipüle eden tek elektronlu transistor cihazlarının geliştirilmesini, ve böylece bir veri ortamı olarak hizmet eden tek elektronlu yeni bilgisayar elementleri inşa etmeyi mümkün kıldı.
Coulomb blokajı veya ablukası (blockade), elektrottaki elektronların, bağlantıyı geçen en son elektronun Coulomb alanı tarafından itilmesine bağlı olarak, tünel bağlantı yerindeki (veya bir tünel sistemi) elektron tünelini bloke etmenin etkisidir. Kantitatif olarak, bu etki, bağlantı akım-voltaj karakteristiğinin (I-V eğrisi) orijininde sıfır tünelleme iletkenliği olan alanın boyutu ile karakterize edilir. Bu alana Coulomb abluka voltajı, kritik voltaj, eşik voltajı veya sadece Coulomb blokaj denir.)
Tek elektron transistör şematik diyagram
