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