［原理］
經(jīng)典物理學(xué)認為，物體越過勢壘，有一閾值能量；粒子能量小于此能量則不能越過，大于此能量則可以越過。例如騎自行車過小坡，先用力騎，如果坡很低，不蹬自行車也能靠慣性過去。如果坡很高，不蹬自行車，車到一半就停住，然后退回去。
量子力學(xué)則認為，即使粒子能量小于閾值能量，很多粒子沖向勢壘，一部分粒子反彈，還會有一些粒子能過去，好象有一個隧道，稱作“量子隧道（quantum tunneling）”。
可見，宏觀上的確定性在微觀上往往就具有不確定性。雖然在通常的情況下，隧道效應(yīng)并不影響經(jīng)典的宏觀效應(yīng)，因為隧穿幾率極小，但在某些特丁的條件下宏觀的隧道效應(yīng)也會出現(xiàn)。
［發(fā)現(xiàn)者］
1957年，受雇于索尼公司的江崎玲於奈（Leo Esaki，1940～）在改良高頻晶體管2T7的過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增加PN結(jié)兩端的電壓時電流反而減少，江崎玲於奈將這種反常的負電阻現(xiàn)象解釋為隧道效應(yīng)。此后，江崎利用這一效應(yīng)制成了隧道二極管（也稱江崎二極管）。
1960年，美裔挪威籍科學(xué)家加埃沃（Ivan Giaever，1929～）通過實驗證明了在超導(dǎo)體隧道結(jié)中存在單電子隧道效應(yīng)。在此之前的1956年出現(xiàn)的“庫珀對”及BCS理論被公認為是對超導(dǎo)現(xiàn)象的完美解釋，單電子隧道效應(yīng)無疑是對超導(dǎo)理論的一個重要補充。
1962年，年僅20歲的英國劍橋大學(xué)實驗物理學(xué)研究生約瑟夫森（Brian David Josephson，1940～）預(yù)言，當(dāng)兩個超導(dǎo)體之間設(shè)置一個絕緣薄層構(gòu)成SIS（Superconductor-Insulator-Superconductor）時，電子可以穿過絕緣體從一個超導(dǎo)體到達另一個超導(dǎo)體。約瑟夫森的這一預(yù)言不久就為P.W.安德森和J.M.羅厄耳的實驗觀測所證實——電子對通過兩塊超導(dǎo)金屬間的薄絕緣層（厚度約為10埃）時發(fā)生了隧道效應(yīng)，于是稱之為“約瑟夫森效應(yīng)”。 ［應(yīng)用］ 閃存 閃存的存儲單元為三端器件，與場效應(yīng)管有相同的名稱：源極、漏極和柵極。柵極與硅襯底之間有二氧化硅絕緣層，用來保護浮置柵極中的電荷不會泄漏。采用這種結(jié)構(gòu)，使得存儲單元具有了電荷保持能力，就像是裝進瓶子里的水，當(dāng)你倒入水后，水位就一直保持在那里，直到你再次倒入或倒出，所以閃存具有記憶能力。
宏觀量子隧道效應(yīng)確立了微電子器件進一步微型化的極限，當(dāng)微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應(yīng)。例如，在制造半導(dǎo)體集成電路時，當(dāng)電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應(yīng)而穿透絕緣層，使器件無法正常工作。因此，宏觀量子隧道效應(yīng)已成為微電子學(xué)、光電子學(xué)中的重要理論。
與場效應(yīng)管一樣，閃存也是一種電壓控制型器件。NAND型閃存的擦和寫均是基于隧道效應(yīng)，電流穿過浮置柵極與硅基層之間的絕緣層，對浮置柵極進行充電（寫數(shù)據(jù)）或放電（擦除數(shù)據(jù)）。而NOR型閃存擦除數(shù)據(jù)仍是基于隧道效應(yīng)（電流從浮置柵極到硅基層），但在寫入數(shù)據(jù)時則是采用熱電子注入方式（電流從浮置柵極到源極）。
場效應(yīng)管工作原理
場效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor縮寫(FET)）簡稱場效應(yīng)管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數(shù)載流子和反極性的少數(shù)載流子參與導(dǎo)電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高（108～109Ω）、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。 閃存的存儲原理
要講解閃存的存儲原理，還是要從EPROM和EEPROM說起。
EPROM是指其中的內(nèi)容可以通過特殊手段擦去，然后重新寫入。其基本單元電路（存儲細胞）如下圖所示，常采用浮空柵雪崩注入式MOS電路，簡稱為FAMOS。它與MOS電路相似，是在N型基片上生長出兩個高濃度的P型區(qū)，通過歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個多晶硅柵極浮空在SiO2絕緣層中，與四周無直接電氣聯(lián)接。這種電路以浮空柵極是否帶電來表示存1或者0，浮空柵極帶電后（譬如負電荷），就在其下面，源極和漏極之間感應(yīng)出正的導(dǎo)電溝道，使MOS管導(dǎo)通，即表示存入0。若浮空柵極不帶電，則不形成導(dǎo)電溝道，MOS管不導(dǎo)通，即存入1。
EEPROM基本存儲單元電路的工作原理如下圖所示。與EPROM相似，它是在EPROM基本單元電路的浮空柵的上面再生成一個浮空柵，前者稱為第一級浮空柵，后者稱為第二級浮空柵?？山o第二級浮空柵引出一個電極，使第二級浮空柵極接某一電壓VG。若VG為正電壓，第一浮空柵極與漏極之間產(chǎn)生隧道效應(yīng)，使電子注入第一浮空柵極，即編程寫入。若使VG為負電壓，強使第一級浮空柵極的電子散失，即擦除。擦除后可重新寫入。
閃存的基本單元電路如下圖所示，與EEPROM類似，也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層?xùn)沤橘|(zhì)很薄，作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同，在第二級浮空柵加以正電壓，使電子進入第一級浮空柵。讀出方法與EPROM相同。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與源極之間的隧道效應(yīng)，把注入至浮空柵的負電荷吸引到源極。由于利用源極加正電壓擦除，因此各單元的源極聯(lián)在一起，這樣，快擦存儲器不能按字節(jié)擦除，而是全片或分塊擦除。 到后來，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的改進，閃存也實現(xiàn)了單晶體管（1T）的設(shè)計，主要就是在原有的晶體管上加入了浮動?xùn)藕瓦x擇柵，
在源極和漏極之間電流單向傳導(dǎo)的半導(dǎo)體上形成貯存電子的浮動棚。浮動?xùn)虐粚庸柩趸そ^緣體。它的上面是在源極和漏極之間控制傳導(dǎo)電流的選擇/控制柵。數(shù)據(jù)是0或1取決于在硅底板上形成的浮動?xùn)胖惺欠裼须娮?。有電子?，無電子為1。
閃存就如同其名字一樣，寫入前刪除數(shù)據(jù)進行初始化。具體說就是從所有浮動?xùn)胖袑?dǎo)出電子。即將有所數(shù)據(jù)歸“1”。
寫入時只有數(shù)據(jù)為0時才進行寫入，數(shù)據(jù)為1時則什么也不做。寫入0時，向柵電極和漏極施加高電壓，增加在源極和漏極之間傳導(dǎo)的電子能量。這樣一來，電子就會突破氧化膜絕緣體，進入浮動?xùn)拧?
讀取數(shù)據(jù)時，向柵電極施加一定的電壓，電流大為1，電流小則定為0。浮動?xùn)艣]有電子的狀態(tài)（數(shù)據(jù)為1）下，在柵電極施加電壓的狀態(tài)時向漏極施加電壓，源極和漏極之間由于大量電子的移動，就會產(chǎn)生電流。而在浮動?xùn)庞须娮拥臓顟B(tài)（數(shù)據(jù)為0）下，溝道中傳導(dǎo)的電子就會減少。因為施加在柵電極的電壓被浮動?xùn)烹娮游蘸螅茈y對溝道產(chǎn)生影響。閃存的存儲原理
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