DE1414863A1

DE1414863A1 - Schaltungselement

Info

Publication number: DE1414863A1
Application number: DE19611414863
Authority: DE
Inventors: Smith Paul Herbert; James Nicol
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1960-11-14
Filing date: 1961-11-08
Publication date: 1968-10-03
Also published as: NL271183A; GB1008422A; FR1311415A; JPS3916032B1; CH424939A

Description

	•!ΚΓ	1 '
PATENTANWÄLTE Dr-fng KΛΝ'/Τ Γ\}~0\	BERti
DmL-(Ot₁. K. GFi,=:!-; i~2.r.NJ
	+14863

International Business Machines Corp., !few 'fork / Hew Toric BehaltuQgeelement

Sie Erfindung besieht sieh auf ein neues Schaltungselement, dae lsi besonderen bei sehr niedrigen !Temperaturen arbeitet und negative dynamische «fiaerstsadsiBer&aiaie auiweist.

IUr Schalter, Verstärke», Oszillatoren und Mikrowellen« Inr ich tunken sind eine Ansah1 von Sohaitungselementea begannt und allgemein in Qebrauch. Diese umfassen Dioden, funnel' dioden und Transistoren, um nur die 3ebräuefiliohste& Siebente su nennen. Obwohl jede» dieser Element« for versshied^ne g*eu*s verwendet werden kann* so weisen sie jedoeh an sich gewiss· Bangui auf, so dass esdurchaus erwünscht 1st, db«r eia vollständig neues SohaltungselsKenit veri'dgta su känaea« das ni®h% nur diese Eltosat· ersetzen kann sondern auch neue Äombiaationea von Merkmalen unter Einschluas eines negativen Widerständewertes aufweist.

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file Irfind&ng sieht deshalb tin Btue* Sehaltuagsele* »ent τον »it «ie·» dynamischen negativen Wideret an daaerkiial sowie «In Schal tungseieiicnt der genannten ArC, das abvandlungS" fällig is« UAd «inen hoben Grad von flelseitigkeit und Verwendbarkeit aufweist. Das erfindungsgemä&e Schaltungselement kann thermisch, aagnetisch und elektromagnetisch getttutjrt oder bteinflusst werden» Die Erfindung sieht ferner «la üchaltuagee lernt at vox, das im *es*ntlicbea raueoiiirti ist« und das sehr klein aufgebaut und oha· scb»ierisü:eit*ü betrieben »erden kann. üie Erfiüduüa ei ent weiterhin ein Verfahren vor, saite dessen Hilfe ein negativer Widerstand er »ie It «erden kann, so ds.se eich die Möglichkeit ergibt, ein bistabllee Element sowie eine neue Schaltung su sohaffea, die für elektronisch* Einrichtungen nie Schalter, Xmpedanstrsnsforaatoren, ferstärker, fcisoher, Detektoren und ObenrelleAgeaeratorea verwendet «erden kann, neue Schaltungselement besteht nach der

aus »indesttns svei sugeordÄet« Körper aus Stoffen, die Slektrooeaemerglespftlt· auiwtieea, und die von eimander durch eine dünne dielektrische Bohioht getrennt sind, welche schient den Durchgang eines erheblioheA Verschieb«βtrosi*β luläist. feist einer dieser iL&tptg einen Fnergiespalt auf, der sich von de» des anderen Körpers unterscheidet, so kann «in BestrH eines dynamischen negativen wider stände· dadurch geschaffen werden, dass durch das lleaeat ein geeigneter elektrischer Strom geleite* wird. Diese verschiedenen Bnergiespaite können in den &*& förper bildenden Steffen und bei den feaperaturen, bei denen das Sleaent betrieben wird» an sich vorhanden sein o&tr durch Beeinflussen der elektrischen Ilgensohaften a»r Körper geeehäffen «erden* Die beiden Körper, aus denen das Schaltungselement sich susaomensetzt, können sich beide in supraleitenden Zustand

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befinden j «ie können beide m* Baibteitma.ltoctolwvodar de? •la« Körper kann supraleitend taad des andere Korps* 5ία Halbleiter »eia. BtI dos stehttabeadtu Beßönffeifcuas wird 1» allg«- melaea davon aue&agaageii, dass die beidea Korρ** slofc 1« »upr*- I^itendeα Zustand befindta, $dtr das« nur 2in äup**i*lteader Körper zueaaten s&t elaefi fcalbLeiStr ir^£»eadct «isd· Bi« fladuag sieht selbatveretänalioh auch die ^rwendung voa Halbleiterkörpern beim Aufbau dt» Scheitungselea&xitia Tor, so dass die nachstehende Beechreibuag; sieb muoh m£ dieie Aueflhrun^eloru; der iiffindung bexitht.

Bas ertiaduasas«aräSe Veriahrec li&aa« kusz seeast, als eia Teriaiirea sum lrstugea uad Beeiaf lueses elaee elektrischen Stromes aagesehea *erd#a, da» dadur-cL g^^eaaseiuiiaet ist, das» twei Körper aus StoΠen alt charaktarietischen flektröaeaeaergieepaltea durch elaea ddaaca dielektriaciitn film ¥oa eiaander getrennt werdea, durch den ?oa dem eineα Körper suk anderen ein erheblicher Vereehiebeetroc flieBen kaaa» und dass zwischen dea genannten beiden K.örp«rn eine elektrische Foteatialiifferens erzeugt wird« Dadurch, daee la den £a«rgieapaite& der beiden Körper eia Unterschied gesch&£iea uad durch das Element eia geeigneter eltktrieciier Strom geleitet wird, mlx& eia Be* %IrJc mit eineoi dynaö.i»cfc«n negativen Aiderßtaad erEeufjfc.

Das erflndungegeaiäße Schaltuagt« Iettent und dae 7er* fahrea sub Eraielen ein·· Btslrke· nit einem dynamiachen negativen widerstand wird nunmehr auef öhr lieh oeec3arieb«a· Ia den beiliegenden Zeichauagen iat dl«

f ig.1 uad 2 i% «la stark vergrößt.rt*r queresäJLitfc durch typische AUQfdhrungen dta «r£iaduageg*ftäS«a Sch*ituaga- «lernent*β, Flg.3 eine graphische Darstellung der Be^ietmiig der

ffmperafcur

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3?e«pe*atur sur lntenaitur a·· feagnetfeldes iir einen typischen Supraleiter, wobei der Β«χirk der Supreleltfahigkeit steigt «lrd, Pig .4 und 5 Je ein· KurvenKeiohnung, die den Streu in besug aui die Spannung bei« Arbeiten eine· erf indungsgeaäöeii Schaltungselemente» zeigt

Fig.6 und 7 je eine Darstellung der wirkung einer Verstärkung dee iaagnetieldes und der Srhöhun; der Temperatur de« erfindungScSeisuiSen SchaltungseleEeates, woraus tu ersehen ist, in welcher ./eise diese Faktoren euig steuern der Arbeit des Elementes benutzt mrd&n körnen, B eine Darstellung der Funktion der Beziriisdiciite i ir die beiden, das schaltungselement bildenden körper, .9 eine Darstellung;; eines typischen jer^tes Eit Einrichtungen, die die iLÖryor iai Zustand der Supraleitfähigkeit halten und die Arbeit des ochaltungselefcentes steuern,

10-13 je eine Schaltung, in der eine Zwei-Parameter-Abwandlung des erilnciung^HeBtatien üchaltun^sele&enteB verwendet ist, · 14 und 15 eine Draufsicht be*.«, eiu Querschnitt einer Drei-Faraiaetfer-Abwandlung des cehaltun-selei»fciites und die

Fig* 16 und 1? 4« *^iD* Grundechaltuag, in der das Bchaltungseleuent nach den Figuren 14 und 15 verwendet «erden ' kann·

Die Figuren 1 und <2 xeigen di« einfachste Ausföhrung de· erfiaduagasenääen SchaltuagseieKentes, dessen Abaessimgefi in der Zeichnung aus Qriaden der Klarheit stark vergröbert sind« In der ?ig«1 ist eine Unterlage 10 dargestellt, auf der das

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_ , ι ι ι ι vrf vy w

durch elfte Klammer eusaiuEengefasste Schaltua^aeleir.eat angeordnet let* Si···· Element besteht aus einem ersten Körper 11, der an «late Unterlage angebracht oder auf dieser geformt ist, und aus einem »weiten Körper 13« welche beiden Körper von einander durch die ele&triache Isolation getren.it sind· Von der Halbleiter· und der Supralelterschicht gehen geeignete elektrische Le it er drähte ab, die scbeniatisch dargestellt sind. Zum Pcrrren der Leiterdrante kann jedes «^eignete Verfahren angewendet «erden.

Die Fig.2 zeigt eine Abwandlung, bei der einer der iLor^ts sowohl ale unterläge als auch als ein Teil des Elemente· dient, wobei 12.eine* dinne elektrische !eolation und 15 der zweite Körper ist. In Übereinstimmung mit der Definition des SchaltunjaeIurentes nach der Erfindung können diese Anordnungen abgewandelt «erden, «obei die Körper 11, 15 und 14 aus einem Supraleiter oder einem halbleiter bestehen Können.

Aus der Beschreibung der figuren 1 und 2 let su ersehen, dass far das erf induline ^eirä ^e SchaltungBeiesMint icindeatene drei Bauelemente erforderlich sind und ewari swel Körper, die sich im supraleitendem lustend b^finäea, uder die aus halbleitern bestehen, die bei aiäari;eß Temperaturen einen nennenswert starken strom fahren k-nnen, oder es dann eine Kornblnation beider Arten von K.orρerα vorgesehen ^eroea, und ein drittes Bauelement, dae aus einer daaago diel^ktrischea Schicht besteht, die den Durchgang eines erheblichen Versöüitbestroiie· Bulässt.

Bevor die Arbeltsweise dee erfindulgejea&äeA Schal« tungselementee und die Kittel, mit denen es arbeitet, erläutert *ird, solieft die einseiften Bauelemente definiert werden. Das dieser Bauelemente besteht aus de α» supraleitenden Körper,

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der das «int Bauelement des erflrtdua^s^dinä^ea Bcraltuajat;le...eates bilden itana. Supraleiter sind an β IcJu bekannt und «tonnen allgemein als Metalle definiert »erden» Ii^ bei einer Annäherung der Temperatur an den absoluten tlullpunkt eine Zustand·* änderung erfahren können. Bei Abwesenheit ein^a -^netftldes »erden diese Leiter, wenä deren i'e^fer^tui? sich ü&il absoluten Nullpunkt nähert» plotaüoh supraleitend, wobei ^estm ,widerstand .sieioh Null #ird. Die lea^eratur, bei der diese Zuatands-

erfolgt, ist als ub^rgan^etea^eratur öeK.annt, die far Metall verschieden ist· Die ^ber^un^steu^uxatur betragt llr Taatal 4,4°£_f iir Slei 7,«Λ, fir JiobiUB

Ö^ci, £ir Aluminium 1,<i^o£ und iar 'ώίηη $_%7°&· ,tird Jedoch auf den Supraleiter die iirait eines ^a^etleldes au£j,^e-ibt, au erniedrigt sieb die Jbergaa^stem^eratur. Jlua ist in dc-r Fl.j.3 achematisqh far einen typischen supraleiter dar^atellt, ^obei die Teiuptratur in besu^ auf aas ».a^uetiülo. aui^tLrajöa ist· In dieeer Figur ist die Jhusg&a&atQisiyvratui: ü»it t beseicnnet, icdirund B aas leid darstellt, b«i deib das material in den Zustand aur-cKicehrt, in de^ es den noxibalen >rid«r@taua aufweist, ganz gieioh, wie tief aie '£ftu.ymr+tur ist. Daraus iat isu ersehen, dass bei jeder Bedingung der i'^ij^tixatur uad des .-.agnetie Idee, die in dee von der üurve naoh der lig·^ uiaeon Io erneuen Beairk liegt, äex Körper iia Zustand der Supraleitf-hi^elt erhalten wird. SaQh der l'heorie der bu^ralextioäii^eit (Fh.ys.fiev. Ifii 1175 (iy>7) besteht ein Spalt im ^öörtragunas enersiespeictruD. Die Grübe dieses tip-tltes hän^t von der peratur und de κ iwagnetield sowie vou de i vVai^l des .«aüeriaia ab. Der Supraleiter stellt daher eia vurbildlichue I2.aueitiii.0at iar aas erfiaduags^ejciiüe Soi>altungseleüiunt dar, da ueasea Aroeiten, wie noch später ausführlich erläutert «ird, dadurcn beeinflußt

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werden isatin, aase die Temperatur oa&r das umgebende Magnetfeld oder beide Faktoren reguliert «erden«

wird das Schaltungselement auβ sue! supraleitenden Körpern aufgebaut, so iet i» allgemeinen die Verwendung von iwei verschiedenen supraleitenden Metallen vorau*ieh·!!« dl· verschiedene Jber^angetemperatures aufweisen, um unt«r»chied-Iiehe iaer^ießpaite zu schaffen, die erforderlich sind, wie noch anhand der Fl£#£ erlätaert wira. Es Jcean jedoch fiir beide .",vjrt«r daeeelbe supraleitende retail verwendet «erden» vorausgesetzt, dass Xbe£ die Enersiezustände 4er Bauelemente die eriorderliohen Kontrollen ausgeübt werden, um den erforderlichen unterschiedlicuön Euer^iespalt au ei'ztiU^ea,

Das andere B, ueleiaent des erfindunsejäeiSHaen Schaltunssaelemeates kanu aus einet, Halbleiter bestehen. Far die 2*ecite der Lriindun.5 #ird der Halbleiter als ein Material döfiaiert» das bei Raumtemperatur die normale Leitfahiikeit aufseiet mit einer erheblichea. thermischen Irre^uns der i.läKtronen at. Inergieapalt zwischen den Valenz- und ivondufctionebuadern. Der Halbleiter «oll überdies bei den niedrigeα Temperaturen eine n«anene«erte LeIti *&i£K.eit aufweisen, bei denen das eriinduaga^emäSe Schaltungselement arbeiten ausa, um den supraleitenden &orper im Zustand der Supraleitfähigkeit «u erhalten. Die fir da« SchaltUttgeelexi-eat ^eeigneciin Halbleiter tännen aas döia sOiSenannttn "eehten¹¹ (intrinsic) halbleitern oder aus einem der sogenannten "narkotisierten" (doped) Halbleiter bestehen, welche letztgenannten sowohl die p-lusführung als auch die n-Ausfohrung unfaeaen«

Die Veritendung eint» Halbleiters siaeaBtmen mit «in·« sich im supraleitenden Zustand befindlichen £drpef b«d«ut«t, düse es ii.^^llQh w&re, mit etwae höheren Temperaturen su «rfeeit«n, wenn «in supraleitendes Material mit einem

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hohen Übergangspunkt gewählt wird. Bestehen beide Körper aus Halbleitern, so let eine Kühlung natürlich nicht erforderlich.

Das dritte Bauelement des eri indungegeisäßen Schal« tungselementes besteht aus einet, elektrischen Isolator in form einer diinaea Isaterialsehieht, die normalerweise als Nichtleiter angesehen wird, die jedoch genügend dann ist, üb den Durchgang eines Elektronenvereoniebestromes und den Durchgang einer «essbaren Stromißenge an der verwendeten Dicke zuzulassen· Sie Stromsenge, die veranlasst «erden kann, aber den Isolator su fliegen, ist proportional dec Bezirk A der wirksamen uberkreueung und verhindert sich mit wachsender Dicke der Isolationsschicht. Sachkundigen wird es klar sein, dass die Isolation nicht so dick sein kann, als dass zum Herbeiführen eines elektrischen Zusammenbruchs hohe Spannungen erforderlich sind. Ais verwendbare elektrische Isolatoren seien angefahrtι dünne schichten von Dielektrika nie Alumialusoxyd, Slllkoiraonoxyd und Kupfer-

Ais Beispiel far ein nach der Erfindung ausgebautes Schaltungselement eel ein Draht oder ein Film aus Aluminium angefahrt, der einen Draht oder einen Film aus Blei kreuzt, wobei die Drahte von einander durch eine dünn« Schiebt aus

Aluminiumoxid getrennt sind, deren Starke beispielsweise 10 bis

ο 20 A betragt. Zm Betrieb wird dieses Schaltungselement auf ein«? Temperatur gehalten, die niedriger liegt als die gangs temperatures für beide supraleitenden Metalle, so dass beide Metall· sieh la supraleitenden Zustand befinden. Danach wird dujeh das Sc&aituagssleasa« ein el· fe tr lecher Strom geleitet beispielsweise vom Blei durch das Aluminlumoxyd sum Aluminium oder umgekehrt, wobei die as Ile&ent liegenden Spannungen gemessen und in bezug auf den strom aufgezeichnet werden,

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so dass sich die in deα Figuren 4 und 5 dargestellten Kurven ergeben« die typische Arbeltskurven sind.

Aus der Fig.4 ist zu ersehen, dass das Schaltungselement "besondere und vorteilhafte Merkmale entwickelt» mean ein Strom hindurchgeleitet «ivd* Zierat einmal ist fdr ^ede Spannung ein einziger Stroawert vorhanden, und for atroswerte zwischen I- und I^ gibt es drei mögliche »Spannungswerte· überdies ist zwischen den koordinaten (V^ 1^) und (V^I) der dynamische viderotand des Elementes negativ* Sctlieislich sind die Kurven zum Ursprung symmetrisch» ^a bedeutet» dass die Einrichtung fAr die Sichtung dee Steromflusees nicht empfindlich ist. Dieses letzfegeaannte ker&mal gilt allein i'ir das erflndungssemäiie Schaltungselement.

Besteht eines der Bauelement©-aus einem Halbleiter» so lie :en die A^:erte f.ir V₀ (F is »4·) im Hereich von Zehnteln Volt, wahrend la dem Falle, in dem beide ivor^er Supraleiter sind» die

far 7_Q im Bereich von ffciliivolt liefen· Aus der Fig.4 K.ann ferner las Interessante ersehea weraen, dass die Arbeitskurve der einer TmiutiIdi^dt sleicht, so dass dae erfindungsge-E.ä3e Bct.altun^seiement als Ersata fur diese Element© verwendet werden *.ann. i*s v^ird besonders darauf hingewiesen, daßö aaa Vorlie sea des negativen Widerstandes im Bereich des Stromes von I^ bis Ip einige günstige f-ertanale bietet, die cieui erfindungsgemäBen Schaltungselement eigen sind.

üie Fig.5 soll zeigen, dass bei einer gegebenen Vorbelastung wegen des negativen wideret&ndes ü#s Bchaltun^seieiuentes zwei Spannungswerte (V(O) und V(1) moglieh sind, la dieser figur stellt die gestrichelte Linie die Eelastungslinie dar. £>a die Hinrichtung» sie in der ?lä>4- dargestellt» symmetrisch ist, so sonnen durcn üffikeiiren der ötroiEzufihrung zwei

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andere gleichwertige stabile Positionen erhalten werden. Das Vorhandensein von vier !»öglieben stabilen Positionen far dieses Schalt unbelt? ment macht dieses einzigartig· Schließlich wird darauf hingewiesen, dass las Elt-uent an s-tch rauscharm ist, . da es bei TecE-t-raturen arbeitet, die tieier Herren als ungefähr 7,2⁰K. Dieser Umstand lasst das eriinduüj;s.;eiEaue Schaltungselement far Verstärker, Oszillatoren und dergleichen besonders geeignet ersaheinen.

öie Floren 6 und ? zeilen zus-ssiren a-ifc der Fii.s.3 die ^,iglicirstjit, das Arueiten dee eriliulua^s .,eui.usen Schaltungselemente© su steuern. Vie bei d«r ri$.3 Den. er κ t, «.-mn ein Metall innerhalb eiues Seisperaturoereiebes νοα 0°& oxs zur jber-

jstemperatur des Metalls im supraleitenden iustand erhalten werden. Fs ist überdies möglich, dvSts metall supraleitend- zn halten, w&an es der EinwirKung eines Jäa^netfelaee ausgesetzt wird, dessen Intensität'im Bereich von Null bis zu einem endlichen Wert liegt» der in der Big.5 bei h aar;estfcilt ist und von dem betretenden Supraleiter aDhangt. Fir den supraleitenden Körper bestehea daher zwei kogiicnÄeiten fir eine Beeinflussung und zwar thermisch und magnetisch, wie noch zu ersehen sein wird, stehen fir den Halbleiterkörper noch «eitere Beeinflus-BU«gS0iÖglicr;K.eiten zux Verf^una;, wenn dieser als Bestandteil dec bchaifcun^aelecentefi verwendet .vird.

Besteht das Schaitca^selea^feQt aus einen uder mehreren Supraleitenden Körpern, so K&sm ^e^eigt werden» dass der Strombereich I₁-Ig und der Spannungsherden V^-Vp kleiner wird, wtnri die Temperatur sich der Jbergangstemperat^ir aesjenigett— ~—-■ Supraleiters annähert, der die aitdriät-rt > bter^aa jetenperatur aufweist. Die« ist in der Fig.? eohematieah d&rges&eiit. v/ird die Temperatur von der übex-^an^steL.pferaCur aus

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so vergrößert sich der StroBitoereich IyI^ ^b^^{8 au}* ^e*^nen Höchstwert und verkleinert eich dann bei der Annäherung an den absoluten Nullpunkt. Beim absoluten iiullfcunkt «irde'der negative aiderstana veredelnden»

Ibeneo können die gleicntA Änderungen bei I ^-I₂ ^Ufiä V₁-Y^ dadurch erhielt werden, dass die Anordnung der Einwirkung eines fcaänetfeldes (Fig.6) ausgesetzt wird, wobei der negative wideretand verschwindet, wenn die Intensität de» Magnetfeld genügend verstärkt wird. Fs bat eich gezeigt, daee der Höchstwert von V₂"^V1 *a*eäohlich nlt de» kleineren Energiespalt identisch 1st, den die beiden, das Schaltungselement bildenden Körner aufweisen, überdies 1st der Wert das mittleren Spannung

^I * 2' gleich ein Halb <les größeren ü'ner sleep al tee* den 5

die beiden Hurper aufweisen·

9a die elektrischen Kerkaal« dee Fifteen te β von der Temperatur, auf der die Einrichtung gehalten sirα, und von 1·γ Intensität des mindestens den supraleitend«a Körner uaigebenden taa^netfelde* abhängea, so stehen daher »Sgilehkeitta sur Verfdgung, eine auüercrdentllch empflndlluhe und wlr&&ai&e Bteinflus» sung des Schaltun^selexoentes auszuüben. Da» Masnet feld kann entweder konstant sein oder aus eines feocselfeld mit tinea weiten Frequenzbereich bestehen und kann von auteeia ner beispielsweise Eittels einer Spule oder von «in·» das ein» der eupraleitenden Metalle des Schaltungselement·* durchfliegtadtn Strom oaer auch von «iaea Strosi *jea«u$t werden, de* durch ·1α«α im 3chAltungeei«tt«nt entbaltroen dritten «et«iliee2ie&_$ norealtn

Auf d*e erfladungsgeffi&id Schaltujageel^iient kaaaa auoh aui eine dritte Art und feise «iogeUrkt »er&ea· ßleae Beein· il sann allgemein -ile eiektromagnetisch

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bezeichnet und entweder unter Anwendung einer Infrarotstrahlung oder photoeiektrissh ausgeübt werden.

Die elektrische oyametrie des Sciuiltun^eelenientes wurde bereits beschrieben und vereinfacht den Finbau dee JIe-Ui. α tea in elektrische Schaltungen. Die Abmessungen dee Eiecentöö können aehr kieiu gehalten werden (und tatsächlich ist der gedrängte Aufbau des 3abaltunsselesentes in einigen Ver*endun^ageDietea ein Verzug), da die Herstellung nach einem ^eigneten Verfahren durch Aufdampfen auf eine geeignete Unterlage (beisi-ieisweiet (Ras oder Quarz) *rioiren Kenn, wobei ^t-tall-Ülme ε it einer Diese von weniger als o,Ö01 mm und einer Breite von weniger ais 1 m, erzeugt meraea Kennen. Der dieieittrische Separator ^ana durch Oxydieren an der Luft, durch eIt-ütrocheei-S3he Mittel, durch Aufdampfen oder mittt-ie einea anderen geeigneten überEugsverfahrene mit einer i)icKe von ungefähr 2.0 Ϊ erteujt werden· Das wijrksa&e Voiueen am» metreciiichtisen Aufbaue

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betragt deshalb weniger als 2 χ 10 cur und kaan u» niindestens drei Okruäenordnungen weiter verkleinert «erden.

Ee ist möglich« den negativem 'Aiderstanaebezirk auf angenoca^en· physikalische Erscheinungen nuruckEufuhren und xu demonstrieren, dass dieser ein direktes &aß der in den Körpern vorhandenen inergies{.alte let« Di· iig.ö zei?t die Funktion der Dichte der Zustande (density of states) und die gefüllten Bezirke (states) In einem kleinen Energie laterv&li uiü den Fersi-Fe^el herum far einen Kehrschichtigen Aufbau, der *ua t»ei durch «ine dünne laolierschioht vöq einander getrennten supraleitend·« Metallen besten*· ai«i£&*«rtig· uiagfassi· ergeben sich, wenn der «ine oder beide Körper aus Halbleitern bestehen, und die nacb«t«h«nae thtoretieche Erörterung besieht sich auf solch· iil* :,rAKöit. Die nicht nur schematieohe eond*ra auch etark

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vergrößerte Skies· «eigfc den ßnergiespalt und das Antfetigen der Bezirke an beiden Kanteα des Spaltes. Öle Fig.8 stellt eine Anordnung aus e»ei von einander elektrisoli iaolisrtsa Körpern dar, von denen der eine aus einem Metall mit einer hohen libergangstemperafeur und der andere aus einem föet&ll mit einer niedrigen über gaage temperatur be β teilt. Wird Ice la« Spannung angelegt« so »eisen die beiden Ferai-Pe&ei den gleichen Energiegehalt auf· Bas Anlegen einer spannung igt den ¥trachleben der einen Zustandediohtigkeltskurve (density-of»states ourve) in be%u$ auf die andere. Gane eindeutig vergrößert sieh die Ansah1 der unbesetzten teairke im Letal! 1, in die die Elektronen des metalls 2 aiiieinwandern können, ffiit der iipannuag, bis die linken Xanten eines Jeder, Spaltes £usöi&..<sni*aiien. Ebenso vermindert eich die Ansah 1 der tlenfcroaen im metall 1 α-it der Spannung, bia dl« 1 lake α Kanten eines joden Spaltes innerhalb von i^ des Zuaau^^enfaliens oder ungefähr &o iie^a. über dieses letzte Intervall hinweg erhöht si<3h dit anzahl der Elektronen im wetul-t 1 we;|ön ies Auatei-sens aar r.ezir«:ej das Produkt u&s Elektronen im Metall 1 aal der Locfaer (holes) iß. metall 2 ist jfcduoü aoch kleiner als das irrodukt der Elektronen im Metall 2 &al der Locher (holes) im iv.eball 1, da die Eermi-Funktion eiok 'AU zwei versohiederiea spalten auswirkt. Üaa ürgebnis besteht aus einen positiven iiettoafcrom, der vom Metall 1 zum Metali 2 ilieiit und der eineu Iiochstviert bei einer spannung

W ■ ■ «a - f ι <Ό

erreicht. '7ird die Spannung reiter erhöht, so gelängt die linke ICaxxte der Elektrone aver teilung iir das Metall 2 in einen.. Bewirkt in dem keine Steilen verfügbar sind. Daait wird der Otrom schwächer, wenn diü äpanuung auaeei^t., so dass dies den

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Bezirk dta negativen srlderetandes darstellt. Nur »enn die Spannung einen wert

lihereteigt, boi der die linke Kante dee Spaltes tar das Metall 2 mit der rechten Kante dee Spaltes far das atetali 1 zusammenfallt, wird der Strom wieder stärker» (fcan bemerke, dass bei 3J » O⁰S kein Bezirk negativen Widerstandes vorhanden sein norde ι der Stro» wir de bis zu einer Spannung nach der aieichung (2) au£ des ifert Null bleiben). Aue den ulelohungen (1) uad (2) ist su ersehen, dass die Spannungediiierens zwischen den Punk* tea des stärksten und des schwächsten 3trosse, die den Besirk des negativen Widerstandes abgrensea» ein direktes Maß des vollen fnergleSpaltes ^₂ ^1 ^{fdr daa M#taii 1 iet}· ^i» ^ 1st unmittelbar beβtinnt. Die Ungewissheit über die stelle des Ursprungs kann dadurch beseitigt weraen, dass die Symmetrie der Kennlinie benutzt und der volle Spalt gesessen mlrd und zwar <L i£ for das Metall 2 als die Differenz der apanaung iswiechen den Mittelpunkten der Bezirke negativen «videratandee for positive und negative Spannungen.

Unter Benutzung dieser Helatltrnen wurde der fert des Spaltes fur Blei bestimmt nit 2 <f _pfo - (4,35 ⁱ O,iO)kT_c, unabhängig von der Temperatur im Intervall ο,8⁰K: - 1,2⁰K. Der gesessene Spalt iaz Aluminium betrug 2. t _Al(1°K) -(1,8 - 0,3)kT_c und 2 £_Al(0,8°£) - (2,3 - 0,3)*cT_c. Die yerte 7,2⁰K und 1,2°£ wurden tug die Jbergangstesperatureß von Blei besw. Aluminium benutzt. Unter Anwendung d^r in der Literatur (Phyd.Bev. 108 11?5 (1957) gegebenen Abhängigkeit des Spaltes umfassen diese Werte für Aluffiinium am absoluten Nullpunkt einen begrenzenden Spalt von 2 ^₁ · (2,7 * 0

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■ s auss darauf hingewiesen «erden, dass bei diesen Beispielen die .erte oei Verwendung von jUumißluinfiißi»n erhalten wurden, die sowohl bei der !Te^p^r&tur bib auch Ik &agnttleid breite supraleitend© überginge aufwiesen«

iird der ein« oder »erdta beide Supraleiter nach der iig.ö durch Halbleiter ersetet, danii besteht der Spalt aus dec charakteristischen Inersies^alt in dem Elektronenener- ^ifes^ejttruia» das zu de& oder den Lattrialieffi des Halbleiters gehört· Die beiden Supraleiter (oder Supraleiter und Balbleit« oder auch zwei Falb ie lter) fassen so auf einander· abgestimmt oder auf andere .."üiee beeinflusst werae?i_t -ass eier in der Fig.6 dargestellte Inurgles^altuntereuhled göeahaiien üird, um einen Bezirk dynamischen negativen Widerstandes zu ere&ugtn* Dies bedeutet, dass bei Verwendung won £«el Supraleitern geeiga«- ai verschiedene Materialien btuutst werdet; doch auch das gleiche Supraleiterüiateriil verwt-ndct wsrdeo., wenn das eine material dadurch verändert wird, dass es der eines ^.a&netfe'ldes ausgesettt wi^d,-d{is voa de& vtTfccbieden ist, Cbs auf den anderen Supraleiter. i. Obwohl der Halbleiter far eine theridachs oder &s.gnetigche Beeinflueeußg nicht nermenssert empiiadlisb ist, so kenn er docfc elektromagnetisch beeinflusst sr©ä?<lösu Bei Yerwea· eines HalbleiterfcÖrper« als Bestandteil des

«erden vorzugsweise g«6lgnet© mittel m®· ?©z?t»il,«a im Halbleiter yorgesehen» beispielswels® φla dünöer

auf d@r Obcrfli-shc des Uslbl€lt«i?^o BIe Γ ig.3 te igt dem Aufbau ^ in« β tji'Lm-L-zn dfjFitee, Lei dea das erfindungs^e&aEe Ssihaltu^gseieiGßss kann, soll der eine oder sollen beide Körper

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gehalten werden, eo aues natürlich das · gaaae ilement auf einer genügend tieien Temperatur erhalten werden, um die im üle&ent benutzten Metalle in den Luetaxid der eupraleitfäiuigKeit zu versetzen. Zu diesel iwecii wird das Heu^nt geeigneter*eise lü eiü Bad flüssigen Heliums ^etauoiit (Siedepunkt 4,2⁰K), bei

»r Temperatur einige der Metalle, die verwendet werden können, supraleitend sind, vorauegeeetüt natürlich, dass irgend ein umgebendes Wa.jnetfeld nicnt so stark ist, dass die Metalle in die normale Leiti^hi^iceit zuricicversetEt werden.

Die in der Fig.9 dargestellte Einrichtung weist daher die an sich bekannte JDewarsche i*lasche auf (20), die flüssiges Helium 22 enthält. Die Flasche wird getigneterweise von einer !eolation 24 umgeben und ist mit einer vakuumdichten Anordnung 26 Euiu Durchfahren elektrischer Leitungen ausgestattet. Vo* oberen Teil der Anordnung geht ein Kohrstutzen 2ύ ab, der zu einer Vakuumpumpe fuhrt. Diese Rohrleitung ist mit einem Ventil JO versehen, nobel die Put&pe das erforderliche Vakuum aber des flüssigen Helium 22 zum Einstellen der fir die steuerung des Schaltungselementes genünsohten Temperatur aufrecht erhält. Das Elecent selbst ist bei 32 schematlsoh dargestellt und befindet sieh bei dieser Einriohtung In «Ines, gasdichten Behälter 34, der mit eine» Heiselseent $6 ausgestattet «erden kann, das ein weiteres MIttel zxm fiegullersn der Temperatur UE das SohaltungseieMnt herns darstellt. Für das Sehaltungseleiient und das fiele·lernen* aind geeignete eieictrieobt Anschluss· leitungen 33 und 35 vorgesehen.

Bei der In der Fig,9 dargestellten Einrichtung sind xwel weitere Kon troll- und Begulierungsisittel vorgesehen. Sas erste Mittel besteht aus einer Spule 53* die uk die uewarsehe

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«a> 1*7 «* I " I' I I V/ V v< -

Flasche herumgebunden ist» und durch die ein Strom geleitet serden kann, der um das riä&ent herum das erforderliche jw föld zuiL Beeinflussen der Arbeit des Hleuentes erzeugt. Ferner ist ei at ^aelle elektromagnet isolier Inergie in Form einer Glühlampe 40 vorgesehen, die die erforderliche photoelekfcrisehe üdi-r infrarote Strahlung erzeugt, aie durch das Fenster 41 dringt und das Arbeiten des i'ieii.entes elektromagnetisch bt.viaiiuüüt. UeIbstverstündlich braucht eine derartige Einrichtung nicht alle diese Steuer- und Bo^uiierun^a&ittel aufzuweisen, aondern es kDanen auan ändert⁵ »Itcel zuiu Hegulierea der i'eiLperatur oder sum Erzeugen' viazu ^aaiiöfcföld©s_s beiatiele- vwlse ein tia^et,vorgesehen, werden, uie dargt-stellten Mittel zum thermischen., magnetischen oder elektroiuaciuetiBohta Ein^iricen stellen nur üeiepile ohne Beschränkung auX dite· dar.

Pie figuren 10. - 13 aelian typische Ver*vendungsaidgliciukGiitbn iir das erilnduhgsgesuä^e Soi.altunsselemeiitf. Jn diesen Figuren werden sum Ketmzeichoeix von Batterien« Iaduk.taiiz#iderständen und Kondenaatoren die herivüHKÜchen Bezeichnungen V_ßt L₁ H und C benutzt* Die i'ig.io seigt« in welcher ?'.<tis·- ααύ ^ciiultun^eei£:k.eiit in Verstärker- odtr Osisillatwrkreise ein^eoaut werden gleich denen, bei d«m«m öIüö BalDleiter~Tunnelaiode cenutat werden kann· Das Behältung&ei&iuent ist durch drei Linien in eineu. Bechteck 42 d^r^tstallt und kann seibatverstaudlich. aus der in Verbindung mit dtη ligurea 1 und 2 bebchriebeaea Ausfahruag bestehen» Die in der j.ig.10 dargestellte Schaltung; eines typischen Versturkur- wder OeBillatoriireisee enthalt nur die tirundeluiüeüte» da die Schaltung an sich beiuuuit und herkauoLiieii ist. Is wird jeduah daraui hingewiesen, dass die Verwendung des eri'indunge^ecüaiaea souaitunge*

_lAft,M eleu-entea

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eleiientee im Vergleich zu einer tj&lsohen xunaeldiüde verscniedeae wiahtije Vorz-iie aufweist» ϊβ^βα der niedrigen Temperatur* bei der aas i3analtun.$sel, (..eü-t betrieben wird, »eist es einen niedrigen Rauschpegel auf und isfc Xar die Richtung des iie ich- oder Vorbeiastungeatromös une&viindilsh. Da die ttetailischen Elemente bei mehreren AusXahruassIoriLen supraleitend sind« so ist der '/iderstanüswert bei einer Beinensuiial ^ mit diesen cieaeaten viel niedriger als bei tiacr Leihen-

mit der HalbIeiterdiode, so dass gewiaee Artea von Schaltun^en gleich der nach der Fi^.10 dargestelltun ilIZ heilen Frequenzen arbeiten können.

Wie in Verbindung mit der Fi^·5 bemerkt, kann die Unterlage »entlassen «erden.. Daher kanu der eine oder beide Körper steif und selbsttragend ausgebildet werden, bierdureh ergeben sich far den Aufbau viele mb^licLiceiten ^.oei als Beispiel angefahrt sei, dass das eine Detail eine α l'öil der Wa^- dung einea sutrelait«nd®a £Blkjro«elienb.oJblraasie& odar wellenfahrere bilden &an&, to daes die geaaste Anordnung vcn eines supraleitenden kantsel UBisohioseea wird und da©it ^egen äutsere

liner der MLÖsims üann su Ewei oder sehr Elementen gehören, «in UBietand, der wegen der Syocetri· der Einrichtung * soweit es sich um die Biohtun« des Stroaifluseee handelt, eine tfahl Vvn. Batter ie Verbindungen Eulasßt. Dies ist in den Figuren 11 und X2. dargestellt, in denen das gemeinsame Metall a.it 44-beatichiitit 1st, *tOirend die anderen Buueleiuent· mit 4-i? und b·Belohnet sind. Der elektrisah« Isolator z*isohen den Baueleuentsa trägt die üenajtiffer 46. In den Mguren 11 und 1^ wurden die anderen Schaltun^seleaent· mim Induktoren, tiondensatoren

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und i/iderstände weggelassen, da sie von der besonderen !Funktion dar Schaltung abhängen und keinen Teil der Erfindung bilden.

Schließlich sei als Beispiel der Zwelfcörtes- oder ZweiparaEeter-Iinrichtung die Verwendung des erfinduagsgemäßen ochaltungseleinentee ale bistabile ε t lenient nach der Fig.15 äü-eiahrt. Bei aer in der £1&·15 dargestellten rfenaltung können Ei?ei fliögliche Werte tat die as. Element 42 liegende Spannung V aus einer gegebenen Batterie Vg und vc& Wideretand B aus in Äohän^igkeit von dem durch das lii&s-ent Iiieüenden Sferoffi erhalten werden. «Ird uem An&ahiu&& V« ein Spannungsimpuls eugefahrt, Su kann die Spannung V von ihrem niedrigen Wert zu ihrem höheren A'ert ö&geschaltefc werden, wenn der augüi ohr te Impuls positiv ist oder *vqel oberen sum unteren «ert_s wenn der Impuls negativ ist. te wurde daher ein neuse bistabiles element ge» sohaiien, das in iiipjjschaltußgga (flip-ilops) uaa «Sergleichen sowie la Ioipuisäpeicherfi und anderen iinriahtun^efi. v«?w«adtt werden Kann.

AUB den Vemeadungsmögliehlceiteii des *iriiüdung»g#»äa«Q 8chaltun_;5eeleffientfe, wie anhand der Figuren 10 - 13 beschrieben, ist zn ersehen, dass durch Versindera dee Vorb«lÄ»tuageitr©aee und/oder der Sohaltungaeleiaente, «le Widerstände» Batterien us«, die Arbeitewiflg* dee er£indungag«suiiien sohaltungeeleaentte· geändert «erden kann, eo dass die« sur Beelnf luaau^g der Arbtlt* weie« benutzt werden knnxu Ss wird ferner darauf hlnge«l«eea_t dass die MlkruwellenäquiTalente dieser Sehaituagen »lt dem e£- iindungBgeiixaUen ociialtungaeletent Ια Verbindung gebracht wtrden.

Wie bereifte bei der Erläuterung der diesen Schaltung·- elementen anhaltenden Beeinfluesbarkeit bes«rict, besteht eine Steuermoglieb&eit durch Verändern äse umgebenden örtlichen

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. Dieses uajnetfeld kann durch einen in einer

Heu
äuiicren Spule flie/den Strom gleich tier Spule 3& in der Fig.9 erzeugt werden, durch ein strahlendes eittitrou;a_rjnetiscües Feld gleich der Lichtquelle 40 in der Fig.^, deu daß Element ausgesetzt ist, oder dadurch, dass durch einen aer supraleitenden Körper dea Schaltungselfcißentee ein Strom hindurcaseleitet »ird. Schließlich kann ein drittes metallisches Σlemeat, das supraleitend sein kann oder auch nicht, in die Anordnung eingebaut werden,' das zwl Regulieren der Intensität des <a.;netfeldee dient· Die Figuren-14 und 15 zeigen ein ürel-i'ar&jUiter-Schaltungseleiiifcnt nach der Irfindung. Hierbei sind z#ei Supraleiter 5C und 51 und ein drittes flenient 53 vorgesehen, das ein magnetisches Steuerelement darstellt, das supraleitend sein Rann oder auch nicht. Dieee Bauelemente sind darch die Isolatoren 52 von einander isoliert. Der dea. magnetischen ateuermaterial 55 as. nächsten liegende Körper y\ besteht aus einem Supraleiter, der eine niedrigere übergangsteaperatur aufweist als der Supraleiter 50. Wird durch das magae tische Steuer©leu.ent 53 «in geeigneter Strom geleitet, so itann usi das Έlatent herum das erforderliche iiagaetield erstugt und der tic*antchte irad voa Steuerung treielt «erden. Dae magaetische Steuerelement kann jeduoh auch weggtiaeeen und ein Strom durch den Supraleiter geleitet; «erden, in dem ein &,agae£ield induriert «erden kann, das die erforderliche Steuerung ermöglicht. te ist natürlich erforderlich, den Strom ia. magnetlechen Steuerelement 55 oder im Supraleiter 51 unterhalb desjenigen wertes au halten, bei dea der Supraleiter in den Zustand «urasitgefdhrfc #lrd_t In dem er den normalen widerstand aufweist*

Ale typisches Beispiel fur eine magnetische Steuerung

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eel das UaschaIten βinea bistabilen Elementes angefahrt;· Aue der Big »6 ist zu ersehen, dass die I-uakte 1 und 2 zwei mögliche stabile £usti»ade dare te HeA, die ii.it einer 3analttui$ nach der -16 erhalten werden &ünaen. Buren Erzeugen eine;* positiven

ffipulsee kana das Element von x-unttt 2 su £unjfct 1 oder bei (Jfticehrung des I-eldimpulaee von iun&t 1 zu Punkt 2 um»

werden, tine für diesen /.wecxt geeignete Schaltung die jLii;.1?, wobei der iA-a.-netielaimj-uls iß der iieiee er- »ird» dass durcjb eines des einen Teil aes Scüaltungseiebildende;! Metalle üin Strü^iiBtuls gesendet ««ird.

Obwohl die Veryjendunä sulcLtsr ochultuagsöleueate in SuLaitungeu nach Fig. 1ö und 17 «nd deren biBtabiies Verhalte» beschrieben wurde» das in einei;. LIe ·.:trcme&rechner oder la fcineoi iapulsüi-eiciier ausäenutat: »erden isana^ go ^iIt die allgemeine iiecaLrfcibun^ der Arbeitsweise auch bei einer Ver^enduag des Schaltungseleceates in βΐη&ϊΰ Verstärker oaer Oscillator. Iin al Ige meinen &aanea die »verte ά#3 negativen <idör standee durch Ver-ndern dee örtlichen Ma^netieldee und damit die Arueits*eise des Ilemeutes, die diesen Parameter umfasst, verändert fferaen, beispielsweise &&£ Verstaricungs^rad eine» Verstärkers cdar die rrequens eines Osaillators. Die Veräüderuag aes VeratärKungSirades eines l/exstarKera gestattet die Modulation eines Wechselstrosies unter Einschluss der irzeuguag von Harmonischen und der Frequenzmischung .ve^en der nicht-lint ar en Beziehungen der Parameter.

Weitere Mündungsgebiete, in denen Attribut· des Elemente« ausgenutzt «teraen können, umTaeeen einen JcIeinen e&^Jtindlichea Detektor von Magneteel&ern oder änderungen dee bagnetfeldee» da die Arbeiteirequene «ine» 0»*ill*toJt»

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dem negativen Jiderstaadsßle&ent eine Funktion des Maine tie Ideeist; und eine niciht-zersfcorende Ablesevorriclicung in Impulscpeichern und besonders in solchen Eiit persistenten strömen und ^a^eti eidern, wie sie im Perelstatron oder im Jryutron veraende b werden« Im letztgenannten Änwendunje^öbiet scann die von einem Örtlichen Magnetfeld verursachte i*nd©run£ des Parameters der Vorrichtung, beispielsweise eines lersietatrons, sum iiestimiuen des ^ustandee dea Impulsaj-tiicheröiemeates ohne änderung benutzt werden. In diesem Zusammenhang bietet die &iigllch£eit des Auslesens eines Gitterwerk solcher Ablesevorrichtungea aui einer gemeinsamen Unterlage j&roüe Vorteile. Die erfindungstse&äiiön Schaltuniaelfe^ente icanaen nach eiatr Anzahl an eich bekannter Verfahren hergestellt «erden die in dar Technik zur Herstellung anderer eio&tronleaher Elemente, wie (Transistoren, Cryotrons und dergleichen angewendet werden· Die supraleitenden Materialien Können «ianer in Form von Drähten oder dünnen Folien verwendet weraen, wie auch der Isolator natürlich aus einer donnen Schioht oder einer Folie aus lsoliercaterial besteht« Die Schaltungselemente sonnen beispielsweise in der Weis· Hergestellt werden, aase im Vakuum auf eine unterlag· «ine Schicht eines supraleitenden &äteri*ls, aui dieses ein· £w«ite Schicht aus Isoliermaterial und schließlich auf dieses eine aweite ScIiicht supraleitenden Matcrisls ni«d«rg«schlcg;sn «ird, die das il«uL<mt vervollständigt, wird als msetm* supraleitendes Material Alutiniuci verwendet, so wird dl· Isolierschicht ^eisa*t«meis· durch Oxydiwren der Oberί loch· d«s Alusiniuss «rrtugt, wonach aui di* llu»iÄiunojijrdeciiicht das ander* ·ι*ρ£«1·1ϋ·αά· i..«teriai aufg·- brsolit «tr*. Itoesso kdnnes iräht· *»· liiobium und

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verwendet uhd ulfc einer dinnen tage eines dielektrischen ita-Wrials j,ls Isolator dazwischen ₀;eiire...:£t weraca. wird als einer 4t.r Körper -es" Scho.itun_a;s&eieifieutus em iialbleittr vergeudet, ac air a diw-aei* gtei^nviterweise als unterlage benutzt» auf den ^fl-inscLten Bezirk .auigedämpit oder nach eiaeiL der belcannten VerXaiiren verwendet. Die Veriair.ren Zur LeXtteilung, Behandlung uai hancü.aüun^ vva Hülbleitern sind ^ut durciientwiakelt.

Eur Bersteii-un,^ der eriiadungs^eii-aiien ockaLtunseele*- nente K.ann natirlich eine Anzahl verschiedener supraleitender ..okerifelien verwendet «eraen, Diese umiaBsen oJine Linechranis.ung Aluminium, Blei, ^inn, lantal, Siobiu^ und indiuBi·

i)ie iir die crf indun^s :;eu.8i2e-n. oafesltun^eeleiumte geeigneten Halbleiter uaJLaseen ciiae liüschr"uikun^ Germanium, .,isKiutteiiurid, Bleiteliurid, Silikonkarbid, aalliumarsenid und die ßogenanßten intermetalliscben Verbindunäen sie ViSsJ3n_% Ini3b und OSzSb₉ die aus echten Halbleitern bestehen können oder die durcii Materialien wie Arsen, Zinn, Phosphor, indium und dergleichen "narkotisiert" sind und entweder eu den p- oder den η-Halbleitern -gehören. 2ur Kiaeee der Halbleiter gehören ferner solche, die stochlometrisch nicht vollwertige Halbleiter eind wie K&dmiumeultid und Zianoxjd* Die 2ubereituag und Handhabung aller dieser EaIbIc;lter 1st an eich bekannt*

Abgesehen von d«n neutn und neuartigen Arbeiteserkmalen der erflndungsgesiäEen Schaltungselei&fsntse bieten diese viele Möglichkeiten einer riu&iiohen Anordnung, is let belsplelaweiee möglich eine groEe Ansahl dieser Schaltung··le&tntt zu einen: Stapel anzuordnen und in die betreffende Einrichtung direkt einzubauen, nie bereits bemerkt, können die Abmessungen außerordentlich klein ,^halten «erden, so dass di,e öchaitunge-

-j Ο^·^ν --' elemente

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eie&ente in kiniaturgeruten und -schaltungen verwendet worden

lor daß er£ induogegeLuuae schaltungselement wurden viele VeruieriaungcEWe^e vorgeschlagen, die naci. stehend noch fciatal aage*uhrt werden sollen. Die £leiUiXite kennen ale Ersatz i"ar Tunneldioden verwendet »veraen, aie äerfeawartifcj ia achaltern, Inip8danatraaei'orffiatorea_t Vers tor ü.ern und in ifeikrüwelien£requea£- detektorea, Lisehern und übenvelien^enerätürein ix&mitst vferaen. überdies &aun die elektrische Sy^e tr ie des Be^ir^a Widerstandes eine gonelich neu« Kiaase von far diese £lea.enfce erschließen.

Aue dc-r obenetehendea beechreibun^ dee

i6t ευ ersehen» dass die see einen keit
hohen ürad von Vieleeitig/in be zu ^ auf die versctiiedvnen

auiweist, dass es in vielen elektronischen Schaltungen (unter linsahluse von »ikrowellenkreioen) vielfältig verwendet werden kann, und aase es die Möglichkeit dee Einbaue in ein Gerat oder einer anderen räumlichen Anordnung ohne Schwierigkelten und εit gröBteu wirkungsgrad bietet. Dieses uQhaltu&gaelefiie&t weist eohlieülich einen Orad von Sttutrfihigkeit; und Beeinilusäbarkeit auf, den bisher kein elektronisches Ilement ge£Cigti hat.

Patentansprüche

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Claims

F α t β a t a ß β ρ j? i e h β

1) scbaltungseleitent» geucfnaeeiohnet durch mindestens zwei zusammengehörige Kör pe je aus Materialien» die ü leictroneneaeraieapalte aufweisen» wobei ^eder der genanst&a. Körper von benachbarten Eörpera durch eine dänne dielektrische Schiebt getrennt ist, die den imrebgaog eineβ erheblichen etromea (tunneling cuffent) suläset«

2) ScfcaltunäeelesLent nach Aaetruch 1_t dadurch Eeicbaet_t dass mindesfceßB einer der genannten Körner sioii Euetand der Supraleitfähigkeit; befindet*

3) SchaItun^seietrent nach Anspruch 1 ocier 2, dadurch ^fcüennaeicfciaet, aasa ffiiadesüeua einer der güriiannten. üorper aus einem Rv*?Xölelter

Schalt ungseIetßenfe nach Anepruch 3« durch Mittel ζακ Hiaeinleitea eines Stromes in den Halbleiter.

Schaltungseleceat naah einem der verstehenden Ansprüche, genennzeichnet durch dem geaanntea Element zugeordnete obeueraittel kuil Verändern der Arbeit des genannten Elementes.

6) Schaltun^aöleiteat nach einem der voratehenden Anspriche dadurch gekennzeichnet t dates der eine der genannten Körper einen Suer^iesyalt aufweist, d«r sieb von des des anderen Karpere unterscheidet· ——'

7)

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7) Schaltungselement nach eine& der Ansprache 1 - 5t dadurch $ej;eim2eichnet, dass mindestens einer ä&r genannten Körper supraleitend ist und einen Charakteristiechen Iner^ies{.alt aufweist« der sich von dein des anderen ilor^ers unterscheidet, wobei dem genannten Element ein Bezirk dynamischen negativen Widerstandes verlie&en wird, wenn ein elektrischer Strom hladurchgeleität -vird, uad aass des* ^&nanatea Steuermittel zugeordnet sind, die dea Umfang dös ^ be 2 ir its negativen #ider© tandes verändern.

8) 3chaitun^seleu«tiJ3t nach iasi-rucn 7» dadurch ^e zeiaimeu, dase die genanatea Steuerisittei aus Mitteln zuta Beeiafiueaea des la^netteldsB um ffiindö3fceQS den genannten supraleitenden Körner herum bestehen»

9) Schaltungselement nach Ansprucii ? -d*3r 8_t dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Steuermittel »littei sum Hegulieren der Temperatur des ^eaanacen i leiten te a umfassen.

10) Schaltungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet« daas die genannten Steuermittel Mittel zur Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes um das genannte Element herum umfassen.

11) Schaltungselement nach eines der Ansprache 7-10, ^Kennzeichnet durch Mittel, die das genannte Hement auf Temperaturen der Supraleitf bijaeit halten.

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12) schaltungselement nach eineis der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Unterlage aufweist, an der mindestens zwei der genannten Eusamaengehdrigea und durch die genannte dinne dielektrische Schicht von einander getrennten Körper angebracht sind, isobei die genannte Unterlage vorzugsweise von einen* der genannten Körper ^bildet wird«

13) Schaltungselement nach Anspruch 12» dadurch gekennzeichnet, dass einer aer genanaten Körper mehreren anderen Körpern ζugeordnet ist.

Elektronische Schaltung, dadurch gekennzeichnet, dass diese als ein Bauelement ein Schalt ungseie&ent nach β ine ei der vorstehenden Ansprache enthalt.

15) ttikroweiienkrels, dadurch gekennzeichnet« dass als Bauelement ein Schaltungselement nach Anspruch 1-15 enthalt.

16) 7erfahren turn ErBeugen eine« Bezirke negativen Aiderstandee, dadurch g*ü.ena*«iohaet, dass ein Unterschied in den Elektroneneaergieapaltea von &«·! sueaasaengehörlgen Körpern g#BOhafien wl?ä, «elene genannten Körner durch «Int dinne dielektrische Schicht von einander getrennt sind, dia den Durchgang eines «eaantHohen Versohlebeetromes (tunneling current) zulässt, und dass die genannten Körper auo Materialien bestehen, die £lsktroneiienergl«epaite aufweisen.

- 17)

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— da —

17). Verfahren aacja Anspruch 16, dadurcn ^kennzeichnet, dass die genannten üjrper aus Mattriaiiea Lörgtstellt werden, die iu einen kuutand versetzt «erden iconuen, in dea sie fleätrommenersieapalte aufweisen, und dass Kinde β töne einer der genannten Kotier sioh im Zustand der üupraleitiahigKeit befindet.

16) Verfahren nach Anspruch 1?, dadurch gekennzeichnet, dass die tfexte der genannten lncri$ieepaite und dsu»it der Umfang des genannten Bezirks dynaxtiachen aegafcivea .iiidaretandes bestimmt «ird.

19) Verfahren nach Ane^rucn 16, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Bestioaen^ das Begulieren der iemperatur dee genannten ileü.entea umiastt.

20) Verfahren nach Anspruch 1o_t dadurch geitenneeichnet, daee da» genannte Bestimmen das Beeinflussen der Intensität eines Magnetfeldes unfaset, das fcindestene einen, der genannten mortar zugeordnet 1st.

21) Verfahren aaeh Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Beetimen das Beeinflussen der Intensität eines elejttromagaetischen Feldes uniastft, das Bindtstens einem der genannten Körper zugeordnet ist«

22) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Körper Bedingungen unterworfen werden, bei denen ein Unterschied in den fftiten deren £nergi«spalte geschafien nird, und dass durch die genannten Körper ein scher ötroa hindurchgeleitet wird« _ ^^lAl· 809801/0227