Tunneleffect
Het tunneleffect is een van de problemen die optreden bij het verkleinen van transistoren,
en speelt een rol vanaf de 7 nanometertrap.
Er zitten in en tussen de transistoren veel isolatielagen:
- Er zit een isolatielaag tussen de poort en het elektronenpaadje, omdat het niet de bedoeling is dat er elektronen van de poort naar het elektronenpaadje
kunnen vloeien. Die moeten uit de bron komen.
- Er zit een isolatielaag tussen twee transistoren om de transistoren elk afzonderlijk van elkaar te kunnen laten werken. Dan mag er ook geen overdracht van elektronen zijn.
Als zo een isolatielaag kleiner en kleiner wordt, treedt op een gegeven moment het tunneleffect op.
Dat is een kwantummechanisch effect waarbij de elektronen, die normaalgezien worden tegengehouden door de isolatielaag,
“teleporteren” van de ene kant naar de andere kant. Hoe dunner de isolatielaag, hoe meer kans op teleportatie.
De
positie van een deeltje brengt namelijk altijd wat
onzekerheid met zich mee.
Voor een deeltje dicht bij een flinterdunne isolatielaag kan het deeltje even goed langs de ene
of juist langs de andere kant van de isolatielaag zitten. Door die onzekerheid treedt het effect van tunnelen op.
Het
tunneleffect zorgt er voor dat te dunne
isolatielagen hun isolerende werking verliezen.
Het tunnelen is een probleem voor de klassieke MOSFET maar het is een effect waarvan ondertussen
ook al handig gebruik gemaakt wordt voor bijvoorbeeld
het floating gate geheugen.
Deze Floating gate transistoren vormen het hart van de flashgeheugens met grote opslagcapaciteit,
zoals USB-sticks.