单电子隧穿是分立的事件，电荷转移是以电子电荷为单位量子化的。单电子隧穿一般发生于介观体系特别是量子点体系。量子点的尺寸比较小时，量子点内的电子-电子库仑相互作用影响输运性质。当量子点的分立能级中的一个能级被一个电子占据时，第二个电子跃迁到量子点则需要消耗一定的能量。这是由库仑相互作用引起的，通常称作库仑阻塞效应。当量子点的电压达到某一定值时，栅极提供的能量刚好和库仑相互作用需要消耗的能量一致时，单个电子能从源极隧穿通过量子点，但由于库仑阻塞效应，在这个电子进入漏极之前，源极电子不能继续进入量子点。单个电子是一个个地通过量子点，这个现象就是单电子隧穿。要获得单电子隧穿，需满足以下两个条件：①热涨落足够小，即库仑势远大于热运动能量。②电子在量子点待的时间足够长，即源与量子点之间的电阻足够大。单电子隧穿是单电子晶体管的物理基础。