用超�(dǎo)體制成的固態(tài)電子器件。這類器件可完成電子技�(shù)中最基本的功能(如檢�、放�、邏�、存�(chǔ)等)�
在電磁頻譜的�,可用于極高精度的電流比較儀、極低溫度的測溫技�(shù)、地磁與生物磁測�、引力波探測�。在頻譜的中段(射頻至微波),可用于功率和衰減的精密測量、超�(dǎo)�(wěn)頻腔、快速瞬�(tài)信號(hào)波形的精密測�、模擬-�(shù)字變換器、邏輯與存儲(chǔ)用集成電路等。超�(dǎo)器件的工作頻率一直可延伸到毫米波、紅外波段,并用于高靈敏度探測和接收、寬帶頻率綜�、激光頻率下的精密測量、基�(chǔ)研究等方�。超�(dǎo)器件的功耗低、集成度�,在靈敏�、精�、響�(yīng)速率、分辨能力等方面一般比室溫下的其他同類器件至少�1�2�(gè)�(shù)量級(jí)�
超導(dǎo)器件的核心是超導(dǎo)隧道器件和超�(dǎo)量子干涉器件�
1962年英國B.D.約瑟夫遜從理論上證明,當(dāng)兩塊超導(dǎo)體之間存在弱耦合�(gòu)成結(jié)�(shí),庫柏電子對(duì)可以穿越其間的勢壘層而形成隧道電�。因而,通過�(jié)區(qū)可以流過一定的直流電流,而器件兩端的電壓降為�;若電流超過某一臨界值(通常�10-3�10-6安的范圍�(nèi)�,則器件兩端呈�(xiàn)一定的電壓降�,流�(jīng)�(jié)區(qū)的電流是高頻振蕩的形式,頻率�2eυ/h(式中e為電子電�,h為普朗克常數(shù))�1963年上述結(jié)論為�(shí)�(yàn)證實(shí)。這種�(xiàn)象稱為約瑟夫遜效�(yīng),或電子�(duì)隧道效應(yīng)�
若結(jié)區(qū)兩端的電壓超過超�(dǎo)體能隙所�(duì)�(yīng)的�,則電場能量足以拆散庫柏電子�(duì)而形成準(zhǔn)粒子。準(zhǔn)粒子借助隧道效應(yīng)通過勢壘層的�(xiàn)象稱為準(zhǔn)粒子隧道效應(yīng)。習(xí)慣上把電子對(duì)隧道效應(yīng)和準(zhǔn)粒子隧道效應(yīng)合稱超導(dǎo)隧道效應(yīng)。利用這種原理制成的器件稱為超�(dǎo)隧道器件,有�(shí)也稱約瑟夫遜器件或約瑟夫遜結(jié)。上述器件按物理�(jié)�(gòu)的不�,又可細(xì)分為隧道�(jié)、微橋結(jié)、點(diǎn)接解�(jié)��
?、僦绷鱏QUID:相�(dāng)于采用超�(dǎo)�(huán)路將兩�(gè)約瑟夫遜�(jié)并接起來,形成一種兩端器�。在端電壓降為零�(shí),它所能通過的電流是穿過�(huán)路的磁通量的周期函�(shù),周期�0(等�2.07×10-15韋)稱為磁通量�。由于�0很小,這種周期性的�(guān)系為測量磁通提供了極其精密的分度�
?、谏漕lSQUID:在這種�(jié)�(gòu)中單�(gè)約瑟夫遜�(jié)為超�(dǎo)�(huán)路所短接,并將環(huán)路與射頻偏置的槽路耦合從而獲得電壓響�(yīng)。根�(jù)�(huán)路的電感和結(jié)的臨界電�,可將射頻SQUID的工作情況區(qū)分為不同的模�。SQUID�(jié)�(gòu)是精密電磁測量的基礎(chǔ)�
以超�(dǎo)隧道器件和SQUID為基本構(gòu)�,可以制成檢測、放�、邏�、存�(chǔ)等器件。例�,將隧道�(jié)偏置在準(zhǔn)粒子隧道效應(yīng)伏安特性的非線性拐�(diǎn)附近,便成為檢測�,響�(yīng)率已接近量子極限(每輸入一�(gè)光子即可�(chǎn)生一�(gè)電子)。目前研究工作集中于微波以上的頻�,但音頻下的響應(yīng)率實(shí)際上與微波以上頻率相同。在放大功能方面,SQUID放大器最接近于通常晶體管放大器的作�,并可提供噪聲極低的功率增益。例�,將高靈敏度的直流SQUID與尺寸較大的但電感量極低的輸入線圈緊耦合,利用輸入信號(hào)�(duì)SQUID的臨界電流作磁調(diào)�,便可�(dá)到這一目的。但放大器的帶寬和動(dòng)�(tài)范圍等尚須改�(jìn)。在邏輯功能方面,已采用超導(dǎo)器件制成與門、或門、非門。超�(dǎo)邏輯電路具有功率�、開�(guān)延遲�(shí)間小等優(yōu)�(diǎn)。在超導(dǎo)�(huán)路中接入SQUID,利用�(huán)路捕獲的磁通的量子化特性,可以制成隨機(jī)存儲(chǔ)�。這種存儲(chǔ)器的特點(diǎn)�,不�(jìn)行讀出或?qū)懭霑r(shí)器件�(nèi)部功耗為�,而且是“性”的存儲(chǔ),運(yùn)�(zhuǎn)速度極高(見超導(dǎo)性的微波�(yīng)用)�
超導(dǎo)超大型加速器(superconductingsupercollider,簡稱SSC)是一座圓形粒子加速器。美國原�(jì)劃是在上世紀(jì)八十年代建在德克薩斯�,周長是87千米,在底下70�。它一共用了超過一萬�(gè)超導(dǎo)電磁�,是一座超大型的研究設(shè)施。粒子束的總能量�40TeV等能量的�(zhì)子束�(duì)�,預(yù)�(jì)將產(chǎn)生并可以觀測到理論�(yù)測的希格斯玻色子。計(jì)劃主持人為哈弗大�(xué)物理�(xué)家羅伊●施維特斯(RoySchwitters�
維庫電子�,電子知�(shí),一查百��
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