Ordet brukes i kvantefysikken i betydningen potensialbarriere om et område der det elektriske potensial varierer sterkt. Kommer en ladet partikkel inn mot en barriere med så liten energi at den etter klassiske regler skulle stoppes og sendes tilbake i motsatt retning, har den likevel ifølge kvantefysikken en viss sannsynlighet for å passere barrieren. Slik barrieregjennomtrengning er i strid med den klassiske forestilling om energiens bevarelse, men er i samsvar med Heisenbergs usikkerhetsrelasjon.
Barrierelag
Barrierelag oppstår på grensen mellom to elektriske ledere. Potensialene i de to stoffene vil innstille seg slik i forhold til hverandre at deres elektroner blir i termisk likevekt. Derved dannes et grensesjikt, barrierelaget, med en ladningsfordeling og et potensialsprang. Ved metalliske ledere er dette lag bare noen få atomradier tykt og har liten betydning, men i halvledere blir det flere tusen atomradier tykt, og frie elektroner kan da ikke lenger passere uhindret igjennom. Da ladningstransport gjennom barrierelagene går lettere den ene veien enn den andre, oppstår det en likerettereffekt som utnyttes i elektroniske komponenter, spesielt i transistorer.