Быстрый поиск

В прошлых публикациях мы рассмотрели основные принципы использования перехода материала в сверхпроводящее состояние (и обратно) при построении переключающего элемента для логических схем или контура с незатухающим током для запоминающих устройств. Однако при реализации этих принципов в конкретных устройствах возникают существенные затруднения.

 
материала в сверхпроводящее состояние
 
затруднения:  1) обычно криогенные переключатели и запоминающие элементы строятся на тонких пленках; 2) переход из сверхпроводящего состояния в нормальное осуществляется путем увеличения тока в цепи выше критического значения, а не под воздействием внешнего магнитного поля; 3) количество тепла, выделяемого при прохождении тока в материале, который перешел в нормальное состояние, часто весьма значительно, и это тепло удерживает материал в нормальном состоянии в течение некоторого времени после отключения критического тока или критического поля; 4) индуктивность материала в сверхпроводящем состоянии ограничивает быстродействие схемы, поэтому для ослабления магнитных полей, а следовательно, и уменьшения индуктивности необходимо использовать дополнительные сверхпроводящие экраны.
 
Криотрон на скрещенных пленках. Переключаемый пленочный криотрон можно получить, если заменить вентильный и управляющий провода тонкими пленками (порядка миллиметра шириной и микрометра толщиной). Криотроны такого типа удобны для изготовления больших матриц с высокой плотностью упаковки. Кроме того, отношение индуктивности к сопротивлению у пленок, как правило, значительно ниже, чем у проводов, а быстродействие устройств на скрещенных пленках много выше.
 
Процессы в криотроне, особенно на скрещенных пленках, весьма сложны, так как магнитное поле, создаваемое током в управляющей пленке, влияет главным образом на ту часть вентильной пленки, которая лежит под управляющей пленкой. Эта область вентиля переходит в нормальное состояние, а остальная его часть остается в сверхпроводящем состоянии или, по крайней мере, в промежуточном. Сопротивление вентиля возрастает от нуля до некоторого конечного значения, поскольку нормальная область занимает всю ширину вентильной полоски и поэтому не шунтируется параллельным участком сверхпроводящего материала.
 
sc11
 
Если управляющий ток сделать больше, то нормальная область вентильной пленки увеличивается по длине и сопротивление вентиля еще более возрастает. На кривой зависимости сопротивления вентиля от управляющего тока наблюдается порог, при котором сопротивление появляется впервые, далее следует область, где сопротивление с увеличением управляющего тока плавно возрастает. При нулевом токе вентиля вентильная пленка даже при самых высоких из обычно используемых значений управляющего тока не переходит в нормальное состояние по всей длине. При конечных фиксированных значениях тока вентиля характер зависимости, в общем, сохраняется, но при этом несколько снижается пороговая величина управляющего тока, а сопротивление вентиля, как правило, возрастает.
 
Характер описанной зависимости существенно видоизменяется под влиянием двух факторов: во-первых, в результате нагрева за счет джоулева тепла, которое может быть весьма существенным в любом криотроне; во-вторых, при использовании листа сверхпроводника в качестве пластины заземления в экранированном криотроне на скрещенных пленках.
 
Если в сверхпроводнике, например в вентиле криотрона, течет ток, то в момент переключения вентиля из сверхпроводящего состояния в нормальное в нем вследствие появления сопротивления происходит выделение тепла. Как уже отмечалось, при увеличении управляющего тока сначала только часть вентильной пленки поперечного пленочного криотрона переключается в нормальное состояние. Тепло, выделяющееся в этой нормальной области, приводит к повышению ее температуры и температуры соседнего участка материала, который находится в сверхпроводящем состоянии.
 
sc12
 
При достаточно высоком токе вентиля тепло, выделяющееся в области, лежащей непосредственно под управляющей пленкой, вызывает настолько большое повышение температуры прилежащих участков вентильной пленки, что они переходят в нормальное состояние, хотя величина поля, созданного управляющим током, явно недостаточна для этого. Появление дополнительной нормальной области приводит к возникновению дополнительного сопротивления, в результате выделяется еще больше тепла — процесс приобретает кумулятивный характер. В криотроне это приводит к тому, что сопротивление вентиля с увеличением управляющего тока возрастает значительно быстрее. Поэтому при больших вентильных токах характеристики криотрона идут гораздо круче, чем при нулевом или низких значениях тока. В этом случае характеристики криотрона лишь видоизменяются в результате нагрева материала джоулевым теплом.
 
В запоминающем устройстве на незатухающем токе переход из сверхпроводящего состояния в нормальное осуществляется путем увеличения тока в сверхпроводнике выше критического значения. При столь большом токе в той части материала, которая первой переходит в нормальное состояние, выделяется очень большое количество тепла и тепловой импульс, распространяющийся по всему объему материала, способствует быстрому переходу всего образца в нормальное состояние.
 
Мы уже говорили, что сверхпроводящий заземляющий экран полностью исключает любое воздействие внешнего магнитного поля, так как на его поверхности возникают токи, стремящиеся нейтрализовать внешнее поле. Если внешнее магнитное поле создается током, протекающим по проводу, то сверхпроводящий экран ослабляет это поле и тем самым уменьшает эффективную индуктивность провода. По этой причине на подложку криотрона, прежде чем осаждать на ней пленки и диэлектрик, наносят сверхпроводящую экранирующую пленку. Такой криотрон называется экранированным, благодаря пониженной индуктивности его быстродействие выше, чем у неэкранированного криотрона.
 
 

Рекомендуем почитать!

kak-uberech-valenki-ot-promokaniya
Валенки — очень тёплая и практичная обувь, которая была...ДАЛЕЕ .....810
o-lorde-govorukhine
Станислав Говорухин любимый многими нашими соотечественниками...ДАЛЕЕ .....637
dublirovanie-dvukhstvolnaya-bombarda-i-drugoe
Дублирование во время войны и в мирное...ДАЛЕЕ .....645
perenoschiki-sil-v-materii
Прежде чем перейти к рассмотрению материи на субъядерном...ДАЛЕЕ .....120
rabota-nashego-podsoznaniya
Для нашего подсознания не существует выходных и праздников....ДАЛЕЕ .....413
kakaya-ryba-samaya-bystraya-na-zemle-ryba-parusnik
Рыба парусник - рекордсмен по скорости среди рыб. Как...ДАЛЕЕ .....911
sharp-vypustila-novyj-gigantskij-televizo
Компания Sharp продолжает создавать свои огромные телевизоры....ДАЛЕЕ .....687
frederik-grant-banting
Родился в ноябре 1891 года, интересовался спортом и...ДАЛЕЕ .....480
polet-reaktivnogo-snaryada-v-vozdukhe
Неуправляемые турбореактивные снаряды при полете в воздухе...ДАЛЕЕ .....640
В 1826 году австрийский изобретатель Йозеф Рессель проводил в...ДАЛЕЕ .....593
obzor-meteornykh-potokov
Для выполнения этого задания нужны немые звездные карты...ДАЛЕЕ .....558
oblachnost-v-geograficheskoj-obolochke
В результате конденсации или кристаллизации водяной пар...ДАЛЕЕ .....256
protezno-ortopedicheskie-izdeliya
Конечно, в качестве примеров протезов в кинематографе можно...ДАЛЕЕ .....472
v-glubiny-mirovogo-okeana
На дне океана. Часть первая. Свыше 70 процентов поверхности...ДАЛЕЕ .....815
molodye-zvezdnye-skopleniya
  Открытые скопления.   Открытые...ДАЛЕЕ .....540
ponyatie-statsionarnye-sostoyaniya
Проанализируем некоторые следствия, вытекающие из понятия...ДАЛЕЕ .....134
elektrony-v-atomakh
В атоме отсутствуют какие-либо трубки малого сечения, по...ДАЛЕЕ .....116
istoriya-chaya-v-kitae
Удивительный факт: чай, который мы с вами пьем сегодня каждый...ДАЛЕЕ .....143
krupnejshie-afery-khkh-veka-sintez-zolota-opyt-adolfa-majta
Стекло, а также некоторые минералы, изменяют свой цвет под...ДАЛЕЕ .....862
radar
О радарах   Радар (радиолокационное устройство)...ДАЛЕЕ .....732
poyasa-oblachnosti
Чтобы характеризовать степень покрытия неба облаками,...ДАЛЕЕ .....263
chto-takoe-zooparki-kogda-oni-poyavilis
Зоопарк – это интересно   Зоопарки - это места,...ДАЛЕЕ .....732
dublirovanie-mnogomestnye-velosipedy
«В то время как одноместный велосипед уже достиг самой...ДАЛЕЕ .....733
greet-li-shuba
Все привыкли считать, что самой теплой верхней одеждой...ДАЛЕЕ .....1548
magi-v-sredizeme
Наивно полагать, что все являются горячими почитателями...ДАЛЕЕ .....246
flamingo-interesnye-fakty
Эта удивительная птица завораживает своей красотой. Она спит...ДАЛЕЕ .....1100
В то время по Большому кольцу между Западным вокзалом и...ДАЛЕЕ .....546
istoriya-goroda-rostoka
История города. Прежде, чем возник немецкий город Росток,...ДАЛЕЕ .....553
chto-takoe-trans
Техникой вхождения в глубокий транс владеют не многие. Но...ДАЛЕЕ .....821