Ток Джозефсона

Аналог постоянного тока Джозефсона в гелии II..................693 [c.650]

Если увеличивать ток через подобный контакт сверхпроводников, то он достигнет некоторого максимального значения, после чего на контакте появляется электрическое напряжение V. Согласно предсказаниям Джозефсона, в этих условиях на, контакте должен появиться высокочастотный переменный ток с частотой [c.265]

При прохождении контакта, на который наложена разность потенциалов и, энергия куперовской пары изменяется на 2еС/ и, следовательно, на другой стороне контакта происходит интерференция двух взаимно когерентных волн, частоты которых отличаются на Асо = 2eU/H. При интерференции возникают биения амплитуды суммарной волны с частотой Асо, которые означают, что через контакт протекает переменный ток. Таким образом, через контакт, находящийся под напряжением U, протекает переменный сверхпроводящий ток частоты Аш = 2eU/fj. В этом состоит нестационарный эффект Джозефсона. Заметим, что напряжению U = 1 мкВ соответствует частота v = Асо/(2я) = = 483,6 МГц. [c.377]

Квантовые интерферометры. В строгой теории эффекта Джозефсона показывается, что сила тока, идущего через контакт, определяется формулой [c.378]

Рассмотрим кратко суть эффектов Джозефсона. Подсоединим к куску сверхпроводника источник напряжения, амперметр А и вольтметр V (рис. 7.18, а). При замыкании цепи в сверхпроводнике возникает ток /, регистрируемый амперметром. Так как сопротивление сверхпроводника равно нулю, то напряжение на его концах также будет равно нулю. Теперь разрежем сверхпроводник на два куска и проложим между ними диэлектрическую прослойку толщиной d 1 нм, т. е. сделаем в сверхпроводнике узкую поперечную щель. [c.203]

Через сверхпроводник по-прежнему протекает постоянный ток и разность потенциалов на его концах равна нулю. Иначе говоря, ток может течь без сопротивления не только через сверхпроводник, но и через щель в нем, если она достаточно узкая (рис. 7.18, б). Это явление называют стационарным эффектом Джозефсона. [c.204]

При наличии постоянной разности потенциалов У на концах сверхпроводника со щелью из щели излучается высокочастотная электромагнитная энергия (рис. 7.18, в). Иначе говоря, в этом случае в цепи течет не только постоянный, но и высокочастотный переменный ток. Это явление называют нестационарным эффектом Джозефсона. [c.204]

Эффекты Джозефсона обусловлены туннелированием электронных пар из одного куска сверхпроводника в другой через узкую щель, разделяющую эти куски. Как следует из теории, направление и сила туннельного тока определяются следующим соотношением [c.204]

Соотношение Джозефсона между частотой и напряжением. При приложении напряжения к двум сверхпроводникам, разделенным тонким (порядка одного нанометра) слоем диэлектрика, через образующийся при этом неплотный контакт идет переменный сверхпроводящий ток, частота которого связана с напряжением соотношением [c.351]

Благодаря Т, э. возможен электрич. ток между двумя металлами, разделёнными тонкой диэлектрич. перегородкой. Эти M I аллы могут находиться как в нормальном, так и в сверхпроводящем состоянии. В последнем случае может иметь место Джозефсона эффект. [c.176]

Государственный первичный эталон ампера состоит из аппаратуры, выполненной на основе квантовых эффектов Джозефсона и квантования магнитного потока (эффект Холла), включая меру напряжения, меру электрического сопротивления, сверхпроводящий компаратор тока и регулируемые источники тока (ГОСТ 8.027-89, ГОСТ 8.022-91). [c.38]

В сверхпроводниках возможно протекание тока без падения напряжения через туннельный контакт, образованный двумя сверхпроводниками, которые разделены тонким слоем (масштаба нанометров) диэлектрика (стационарный эффект Джозефсона), либо протекание тока, сопровож-заемое при превышении некоторой критической его величины генерацией электромагнитного излучения с частотой, которая определяется разностью потенциалов на контакте (нестационарный эффект Джозефсона). [c.587]

Стационарный эффект Джозефсона. Постоянный ток сверхпроводимости, не превышающий некоторой величины Jg, может протекать через слой оксида, не создавая на нем никакого падения напряжения. [c.23]

Нестационарный эффект Джозефсона. Если к элементу приложено постоянное напряжение смещения то ток электронных пар [c.23]

Тепловые шумы, возникающие в элементе Джозефсона, создают пульсации протекающего через него тока, а это приводит к размыванию монохроматического частотного сигнала, присущего строго постоянному значению Нц. Так как тепловой шум имеет нормальное распределение, то и уширение частотного сигнала создает типичный контур гауссовской кривой. Полуширина спектральной линии теплового шума на элементе Джозефсона, измеряемая радиоспектрометром, определяется выражением [c.23]

В определенных приближениях эти уравнения описывают поведение фазы волновой функции в контакте Джозефсона, включенном в цепь переменного тока [139, 140, 401, 408, 482, 548], [c.272]

ИЗВОДИТЬ ТО же измерение с точностью, на порядок большей. Здесь существенную роль сыграло открытие нового эффекта, теоретически предсказанного английским физиком Б. Джозефсоном в 1962 г. и затем доказанного экспериментально. Сущность эффекта Джозефсона состоит в том, что если приложить напряжение и к двум сверхпроводникам, между которыми существует неплотный контакт (например, пленка окисла толщиной около 10-3 то через этот контакт идет сверхпроводящий переменный ток, частота которого V определяется формулой [c.231]

Соотношение Джозефсона между частотой и напряжением. При приложении напряжения V к неплотному контакту двух сверхпроводников через этот контакт идет переменный сверхпроводящий ток, частота которого определяется формулой [c.283]

Поверочную схему для средств измерения напряжения постоянного тока возглавляет Государственный первичный эталон, состоящий из мер напряжения на основе эффекта Джозефсона группы из 20 насыщенных нормальных элементов, компаратора для сравнения мер на основе эффекта Джозефсона между собой и компаратора для их сравнения с нормальными элементами. [c.78]

С узлом Джозефсона с помощью специально для этих целей разработанного компаратора осуществляют сличение группы насыщенных нормальных Э Лементов, образующих элемент сравнения. С ними, в свою очередь, с помощью др того компаратора — потенциометра постоянного тока — сличают 20 нормальных элементов первичного эталона. [c.79]

Из открытого крана вода идет струей, из неплотно закрытого — каплями. Точно так же в сверхпроводящем кольце без сужения электрический ток не встречал бы никакого сопротивления, шел бы непрерывным потоком. А в переходе Джозефсона дают себя знать квантовые законы, то есть дискретность материи. [c.20]

К переходу Джозефсона прикладывается постоянное напряжение известного значения. Сверхпроводящее кольцо помещается в исследуемое магнитное поле. При плавном изменении интенсивности поля электрический ток и магнитный поток внутри кольца изменяются не плавно, а скачками, квантами. Значения всех крошечных квантов одинаковы, зависят они только от измеренного физиками с большой точностью отношения двух физических постоянных заряда электрона и постоянной Планка. Поэтому измерять кванты и не нужно. Достаточно подсчитывать их количество. [c.20]

V — частота переменного сверхпроводящего тока, идущего через контакт 2е/ отношение Джозефсона. [c.65]

Это обстоятельство приводит к возможности туннелирования с вероятностью, сравнимой с вероятностью туннелирования одного электрона, и образованию единого конденсата. Следовательно, через контакт может течь конечный сверхпроводящий ток при V = 0. Это явление было предсказано Джозефсоном в 1962 г. [252] и впоследствии названо его именем. [c.457]

Итак, кроме одночастичного тока, найденного в 22.1, через туннельный контакт может течь сверхпроводящий ток, не превышающий jg. Реально наблюдение эффекта Джозефсона происходит следующим образом. Меняется ток через контакт и меряется разность потенциалов. При малых значениях тока V остается равным нулю. Когда ток превосходит jg, происходит срыв на одночастичную характеристику, и при дальнейшем увеличении тока кривая V (j) идет вдоль последней. Однако при уменьшении тока нередко имеет место гистерезис, а именно одночастичная характеристика при уменьшении V продолжается вплоть до точки / = О, V = 2А/е, а затем скачком V обращается в нуль (см. осциллограмму на рис. 22.7 для двух направлений тока). [c.459]

Аналог постоянного тока Джозефсона Ь гелии II. В теории сверхпроводимости хорошо известно явление, когда ток, не встречая сопротивления, течет через нормальный металл (и даже изолятор), помещенный между двумя сверхпроводящими образцами. Оно именуется эффектом постоянного тока Джозефсона и объясняется проникновением сверхпроводимости в несверхпроводящую среду, аналогичным описанным в п. 6.6 явлениям. Поэтому ясно, что и жидкий гелий может протекать сверхтекучим образом сквозь узкую щель или пористую среду с подкритическими размерами (6 < я), если только к этим нормальным объемам примыкает достаточно большой объем сверхтекучего гелия. [c.693]

Первое устройство на полупроводниках, в котором наблюдались большие туннельные токи, было реализовано в 1957 г. японским ученым Л. Эсаки. Туннельный эффект между двумя металлами осуществлен в 1960 г. американским ученым А. Джайевером. Оба они вместе с Б. Джозефсоном в 1973 г. были удостоены Нобелевской премии. [c.376]

Новые возможности для создания быстродействующих элементов ЭВМ открывают эффекты Джозефсона. Как отмечалось в предыдущем параграфе, если ток, проходящий через переход Джозефсона не превышает величины /о, вся система является сверхпроводящей и обладает нулевым сопротивлением. При превышении тока 1а или при действии на переход хотя бы слабого магнитного поля на переходе возникает разность потенциалов, что означает появление у перехода определенного сопротивления. На этом принципе могут быть построены туннельные джозефсоновские криотроны. Так как переход от нулевого сопротивления к конечному не связан с разрушением сверхпроводящего состояния материалов, то скорость переключения туннельных криотронов оказывается значительно более высокой, чем у обычных сверхпроводящих криотронов. В настоящее время построены туннельные криотроны с временами переключения яг 10- с и рассеиваемой мощностью, не превышающей 10- Вт. [c.207]

Эффекты Джозефсона могут найти и другие области применения. Как мы видели, при превышении предельного тока через джозефсоновский переход диэлектрический зазор начинает излучать электромагнитную энергию, становясь, таким образом, генератором СВЧ колебаний. Хотя мощность этого излучения очень мала, тем не менее не исключена возможность построения в будущем на этом принципе генераторов микроволнового и далекого И К диапазонов СВЧ колебаний. Но уже в настоящее время эффекты Джозефсоь-а могут быть использованы для обнаружения и приема СВЧ сигналов. Принцип действия такого приемника состоит в том, что при подаче на джозефсо- [c.207]

Применение национальных и международных эталонов как эталонов единиц системы не утратило своего значения, так как высокая точность, с которой можно сравнивать между собой разные эталоны одной и той же единицы, оказывается весьма полезной для практики. Дело в том. что относительная погрешность при измерении силы тока с помощью токовых весов, по которым определяется ампер, не меньше 5 Ю . В то же время эталоны электродвижущей силы и сопротивления позволяют производить то же измерение с точностью, па порядок большей. Здесь существенную роль сыграло открытие нового эффекта, теоретически предсказанного английским физиком Б. Джозефсоном в 1962 г.и затем доказанного экспериментально. Сущность эффекта Джозефсона состоит в том, что если. приложить напряжение I к двум сверхпроводникам, Ааежду которыми существует неплотный контакт (например, пленка окисла толщиной около 10" м), то через этот контакт идет сверхпроводящий [c.280]

Согласно теории сверхпроводимости, сверхпроводящие (спаренные) электроны характеризуются единой волновой функцией, фаза к-рой плавно меняется вдоль сверхпроводника при протекании по нему тока (фазовая когерентность сверхпроводящих электронов). При прохождении сверхпроводящих электронов через несверхпроводящую прослойку фазовая когерентность частично (в меру отношения толщины прослойки к т. н. длине когерентности) разрушается и протекание джозефсонов-ского тока через прослойку сопровождается скачком фазы волновой ф-ции сверхпроводящих электронов Fia этой прослойке Ф=(р2—9i> где фг и — фазы волновой ф-ции в сверхпроводниках по обо стороны от прослойки. При этом ток через контакт равен [c.602]

Очень важные для техн. приложений М. к. э. основаны на Джозефсона аффекте )4,5]. Они наблюдаются в сверхпроводящих цепях, в к-рых имеются дягазефсо-новскив контакты — тонкие слои диэлектрика (или несверхпроводящего материала), разделяющие два сверхпроводника. Квантовое туннелирование позволяет электронам переходить из одного сверхпроводника в другой, так что в цепи может течь сверхпроводящий ток. Величина этого тока 1 должна определяться разностью фаз волновой ф-ции сверхпроводящих пар по обе стороны контакта [c.30]

В 1992 утверждён национальный Э- ампера России, размер к-рого определяется с использованием квантовых Э, вольта и ома (см. Квантовая метрология), основанных на Джозефсона эффекте и квантовом Холла эффекте. Он воспроизводит нек-рые интервалы шкалы силы постоянных токов. В результате погрешности Э. ампера снизились на два порядка, [c.641]

Здесь джозефсоновский переход представляет собой сэндвич" из двух различных сверхпроводников с тончайшей (порядка 10" см) пленкой диэлектрика между ними. При нулевой разности потенциалов, т.е. при отсутствии напряжения на переходе, между сверхпроводниками протекает постоянный сверхпроводящий ток, и в этом нет ничего неожиданного. Но если к переходу Джозефсона приложена постоянная разность потенциалов, на постояннь1Й ток накладывается переменный высокочастотный ток, частота которого прямо пропорциональна значению разности потенциалов Коэффициент пропорциональности между частотой и напряжением зависит только от фундаментальных физических констант и равен отношению удвоенного заряда электрона к постоянной Планка. Тут есть чему удивляться. Ведь постоянное воздействие трансформируется в колебательный процесс, в стабильное излучение. Существует здесь и обратная связь внешнее высокочастотное электромагнитное поле, синхронизируясь с излучением, предсказанным теоретически Джоэефсоном, способно влиять на значение постоянного напряжения, приложенного к переходу. [c.43]

Взаимодействие двух сверхпроводников приводит к эффектам Джозефсона. Стационарный эффект Джозефсона заключается в том, что сверхпроводящий ток может течь в отсутствие электрического поля через щель между двумя сверхпроводниками, заполненную изолятором толщиной, 1+2 нм. То есть куперовские пары способны туннелировать через тонкие изолирующие слои. При увеличении тока через подобный контакт сверхпроводников он достигает максимального значения, после чего на контакте возникает электрическое на- [c.239]

НИИ 18 см друг от друга). Этот вопрос требует дальнейшего уточнения. Суш,ествование максимальной скорости при определенном значении ехМг кости отмечалось в работе Джозефсона [3] и получило там объяснение. Хотя значение емкости у нас больше в несколько десятков раз, аналогичное объяснение возможно, если учесть, что эффективное ускорение, определяющее скорость возникающей ударной волны, может существовать на небольшом начальном участке разрядного тока. [c.53]

Профессор Л. Г. Асламазов был выдающимся специалистом по теории сверхпроводимости. Вместе с А. И. Ларкиным он открыл явление парапроводимости и исследовал эффект Джозефсона при заданном токе. Им создана теория джозефсоновских контактов с нормальной и полупроводниковой прослойкой, высокочастотной стимуляции сверхпроводимости в мостиках и многое другое. Читатель неоднократно встретит фамилию Л. Г. Асламазова в части II книги. [c.8]

На опыте для наблюдения эффекта Джозефсона нужны контакты с сопротивлением меньше 0,1 Ом мм . Реально удается получить еще меньшие сопротивления 10" Ом-мм и даже ниже. Соответствующая критическая плотность тока может достигать 10 —10 А/см. Если сравнить это число с плотностью тока, соответствующей разрушению пар в массивном сверхпроводнике (17.63) и имеющей порядок 10 А/см, то максимальный джозефсоновский ток оказывается значительно меньше. Поэтому эффект Джозефсона и связанные с ним явления иногда называют слабой сверхпроводимостью. [c.459]

В заключение приведем простой количественный вывод джозефсоновского тока, основанный на теории Гинзбурга—Ландау [256]. Эффект Джозефсона может наблюдаться не только в туннельном контакте, но в любом сверхпроводнике со слабым звеном . Одним из примеров может служить пленка с сужением (рис. 22.8), называемая мостиком. При прохождении тока его плотность в перемычке может превзойти критическое значение ( 17.4). В результате перемычка начнет играть ту же роль по отношению к широким частям пленки, что и изолирующая прослойка в туннельном контакте двух сверхпроводников. В частности, через мостик может течь джозефсоновский ток. [c.460]

С переменным эффектом Джозефсона связано еще одно любопытное явление появление ступенек на вольт-амперной характеристике при приложении внешнего переменного поля (Докозефсон, 1962, Шапиро, 1963) [252, 262] ). Опыт ставится так через джозефсоновский контакт пропускается постоянный ток / и, кроме того, прикладывается переменная разность потенциалов u osQ Снимается усредненная по времени вольт-амперная характеристика, т. е. V(i), как функция j. Но мы для простоты поставим задачу иначе будем считать, что к контакту приложена разность потенциалов [c.472]

До сих пор мы говорили об использовании эффекта Джозефсона на постоянном токе. Что касается переменного эффекта Джозефсона, то несмотря на существование многих идей на практике он еще применяется мало. Наиболее естественно было бы использовать джозефсоновские элементы для генерации электромагнитных колебаний с перестраиваемой частотой. Основная трудность-вывод волн за пределы контакта. Использование резонанса джозефсоновских волн с волнами Свихарта ( 22.6) позволило получить мощность излучения до 10 Вт с к.п.д. 2 %. Конечно, это очень мало, и в настоящее время существуют другие устройства, позволяющие получить значительно большую мощность на тех же частотах. [c.483]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...