С разной прозрачностью

При температуре 0 К эти состояния заполнены вплоть до уровня Ферми

ЕF. Это приводит к определенной энергетической разнице e Δ U 0 между уровнем, с которого идет инжекция электрона, и ближайшим уровнем, который онможет занять в островке. Электростатическая энергия всей системы с приходом одного нового электрона на островок изменится на величину

Электрон, пришедший на островок с левого электрода, индуцирует поляризационный заряд на правом барьере величиной eCR / C. Чтобы его преодолеть и подавить кулоновскую блокаду, приложенное внешнее напряжениедолжно удовлетворять условию

Это обусловливает несимметричный характер вольтамперной характеристики двухбарьерной структуры. Для случая С ~ CR > > CL ее вид показана рис. 3.15, б. Очевидно, что при U 0 = 0 получается вольт-амперная характеристика, типичная для однобарьерной структуры. Рассмотренный случайпредполагает идентичность характеристик двух соединенных туннельныхбарьеров. Когда же один из барьеров имеет более высокую прозрачность, вольт-амперная характеристика приобретает специфический тупенчатый вид(рис. 3.16).Такую характеристику называют кулоновской лестницей. Она является следствием различия в скоростях туннелирования ч ерез первый и второй барьер. Электрод у барьера с большей прозрачностьюназывают истоком, а с меньшей – стоком.

При напряжении между истоком и стоком, превышающем порог кулоновской блокады, электрон туннелирует в островок между электродами. Тамон задерживается достаточно продолжительное время, прежде чем произойдет его туннелирование к стоку.Туннелирование из островка к стоку ввиду меньшей прозрачности барьера происходит с меньшей вероятностью и соответственно ограничивает перенос электронов через островок. Заряд, накопленный на границе стоковогобарьера, становится больше заряда на истоковом барьере. Это приводит к тому, что повышение напряжения на внешних контактах компенсируется главным образом падением напряжения на стоковом барьере. Падение напряжения на истоковом барьере остается почти неизменным, а поскольку именноНа этом принципе строятсяодноэлектронные транзисторыего величина определяет скорость инжекции электронов в островок, общийток также остается неизменным. Так формируется первая после кулоновскогозазора ступенька, на которой ток, протекающий через структуру, не зависитот приложенного напряжения. Последующие ступеньки появляются с периодичностью, соответствующей возможности увеличивать заряд островкабольшим числом постоянно находящихся в нем электронов по мере повышения напряжения во внешней цепи. Таким образом, пологие участки на вольтамперной характеристике соответствуют различным зарядовым состояниямостровка.