DE2731400C2

DE2731400C2 - Dünnschichtkryotron

Info

Publication number: DE2731400C2
Application number: DE2731400A
Authority: DE
Inventors: Petr Efimovi&ccaron; Moskva Kandyba; Michail Jur'evi&ccaron; Kuprijanov; Gennadij Moiseevi&ccaron; Lapir; Konstantin K. Licharev; Vasilij Kirillovi&ccaron; Semenov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-09
Filing date: 1977-07-12
Publication date: 1983-12-22
Also published as: FR2364543A1; DE2731400A1; GB1560049A; US4164030A; FR2364543B1; CH624515A5; JPS584837B2; JPS5335389A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dünnschichtkryotron nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Ein solches Dünnschichtkryotron ist aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, No. 9. Februar 1974, S. 3031 und 3032 bekannt.

Solche Kryotrone werden aus dem supraleitenden Zustand in den Wirkwiderstandszustand durch einen die Stt-uerleitung durchfließenden Steuerstrom /₄. umgeschaltet, der ein Magnetfeld erzeugt, das zu einer Verminderung des kritischen Stromes /,„des Josephson-Kontaktes führt. Bei üblichen Ausführungsformen des Kryotons ist der Stromverstärkungsfaktor C in der Regel nicht größer als 2, war für eine Reihe von Anwendungsfällen nicht ausreicht. Dabei ist

G-I_nJI_n

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Maximalwert des kritischen Stromes /,„ des

Kontaktes und

lco Minimälwert des Steuerstroms Ic, der für die Umschaltung des Kryotrons in den spannungsführenden Zustand erforderlich ist

Bei der vorliegend gattungsgemäß vorausgesetzten Bauart wird nur ein Stromverstärkungsfaktor G von 1 oder sogar weniger erzielt werden können. Auch geht es in der eingangs genannten Druckschrift in erster Linie um die Herstellung eines selbstrückstellenden Josephsons-Kontakts, bei dem sich der supraleitende Zustand nach Wegnahme des Steuerstroms automatisch wieder einstellt, während sich über die dort ergebende etwa rechtwinklige Form tier Steuerkennlinie, d.h. die Abhängigkeit des kritischen Stroms I_n, vom Steuerstrom Ic keine weiteren Angaben finden. Jedoch ist bei Dünnschichtkryotronen der betrachteten Art die Erzielung eines guten Stromverstärkungsfaktors bei einer etwa rechtwinkligen Steuerkennlinie problematisch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Dünnschichtkryotron der im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzten Bauart mit einem hohen Stromverstärkungsfaktor bei Aufrechterhaltung der etwa rechtwinkligen Steuerkennlinie zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens zwd Zuführungsleitungen zur streifenförmigen Elektrode geschaltet sind, die zueinander parallel verlaufen.

Durch diesen Anschluß einer Mehrzahl von Zuführungsleitungen an den mittleren Bereich der streifenförmigen Elektrode wird der Maximalwert des kritischen Stroms Imo des Kontakts größer und dadurch der Stromverstärkungsfaktor C erhöht. Der maximale kritische Strom des Kontakts kann bei optimal gewählten Abmessungen der Zuführungsleitungen und deren Anschlußstellen etwa gleich der Summe der kritischen Ströme jedes Kontaktabschnittes sein, der an einer einzelnen Zuführungsleitung r.nliegt. Dabei ändert sich der Wert des Steuerstroms /„, nicht. Der Stromverstärkungsfaktor kann mithin fast um einen Faktor vergrößert werden, der gleich der Anzahl der Zuführungsleitungen ist.

Um die Steilheit der Steuerkennlinie des Kryotrons weiter zu verbessern und einen bauchigen, fast rechtwinkligen Verlauf zu erzielen, ist es nach dem Anspruch 2 zweckmäßig, wenn die streifenförmige Elektrode zwischen den Stellen, wo die Steuerleitung ihre Ränder überquert, und der nächstgelegenen Anschlußstelle der Zuführungsleitungen Erweiterungen aufweist, deren Breite nicht kleiner ist als die Josephsons-Eindringtiefe und die Länge der streifenförmigen Elektrode.

Das erfindungsgemäße Kryotron hat einen bauchigen, fast rechtwinkligen Verlauf der Steuerkennlinie bei praktisch beliebig hohem Stromverstärkungsfaktor.

Aus DE-OS 24 48 050 ist noch ein Dünnschichtkryotron mit einer Reihe von mit dem Erfindungsgegenstand übereinstimmenden Merkmalen bekannt, jedoch fehlt es hier an dem wesentlichen Merkmal, daß wenigstens eine der Elektroden eine sich längs des Josephson-Kontakts erstreckende Streifenform aufweist. Bei dieser bekannten Ausbildung verläuft der Strom etwa gleichmäßig verteilt über den Josephson-Kontakt, während es bei der gattungsmäßigen Ausbildung wesentlich ist. daß der Strom nur über den mittleren Bereich verläuft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die Draufsicht auf ein die Erfindungsmerkmale noch nicht aufweisendes Dünnschichtkryotron zur Illustration einer Ausbildung mit streifenförmiger Elektrode:

F i g. 2 den Schnitt nach der Linie II-ll der F i g. 1;

F i g. 3 ähnlich wie in F i g. 1 die Draufsicht auf ein Kryotron mit einer schmalen Zuführungsleitung;

Fig.4 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausbildung eines Kryotrons mit mehreren zueinander' parallelen, zur screifenförmigen Elektrode führenden Zuführungsleitungen;

F i g. 5 schematisch die Draufsicht auf ein Kryotron mit mehreren parallelen Zuführungsleitungen und zwei Steuerleitungen:

Fig.6 schematisch die Draufsicht auf ein Dünnschiehtkryotron mit Erweiterungen:

F i g. 7 die Stromverteilung in einem erfindungsgemäßen Kryotron:

F i g. 8 die Steuerkennlinie des in F i g. 1 gezeigten Kryotrons;

Fig.9 die Steuerkennlinie der in Fig.3. 4 und 6 gezeigten Kryotrone.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Kryotron besitzt eine Isolationsunterlage 1. auf die eine suprrleitende Grundplatte 2 und von dieser mittels einer ersten dielektrischen Schicht 3 isolierte supraleitende Elektroden 4,5 aufgetragen sind, die miteinander mittels eines ■ langgestreckten Josephson-Kontaktes 6 mit einer Länge /und einer Breite ^verbunden sind.

Die Elektrode 4 hat die Form eines Streifens, der sich längs des Kontaktes 6 erstreckt. Über ihr befindet sich eine durch eine zweite dielektrische Schicht 7 isolierte Steuerleitung 8. In F i g. 1 ist diese zweite dielektrische Schicht 7 nicht ersichtlich. Zum Anschluß an den äußeren Stromkreis verfügen die Elektroden 4, 5 über Zuführungsleitungen 9 b/w. 10 aus supraleitenden Filmen.

Die Zuführungsleitung 9 mit der Breite W\ ist an die streifenförmige Elektrode 4 in einem Bereich angeschlossen, der im mittleren Teil des Kontaktes 6 liegt, wobei dieser Bereich von den Stellen, wo die Stetierleitung 8 die Ränder der streifenförmigen Elektrode 4 überquert, um einen Abstand a entfernt ist, der größer ist als die Josephson-Eindringtiefe A, im Kontakt 6 und die Länge h der streifenförmigen Elektrode 4. d. h. der Abstand ;i ist di'rch die Beziehung a >/.,„ festgelegt, in der λ,,, = mux.(A„/^ist.

Als langgestreckter Josephson-Kontakt 6 eignet sich ein beliebiger der bekannten Typen, wie z. B. ein Tunnelkontakt gemäß Fig. 2 mit einer Tunnelbarncre aus ein*;in Nichtleiter bzw. Halbleiter. Bei dieser Ausführung hai der Josephson-Kontakt 6 im Grundriß eine Breite VV. die viel größer ist als A,(z. B. W= 10 · λ,), und die andere Abmessung hat eine Länge / in der Größenordnung von λ,, wobei im Bereich des Kontaktes 6 eine der Elektroden, vorliegend die erste Elektrode 4. über der zweiten Elektrode 5 angeordnet ist.

Die Steuerleitung 8 kann übe/ der Elektrode 4 ziemlich beliebig angeordnet werden, wenn nur die Forderung bezüglich der Entfernung der Stelle ihrer Überquerung der Ränder der Elektrode 4 von der Stelle des Anschlusses der Zuführungsleitung 9 an die Elektrode 4 erfüllt ist. Die Gestalt des langgestreckten Josephson-Kontaktes 6 und der längs diesem liegenden streifenförmigen Elektrode 4 muß nicht unbedingt viereckig sein; es kennen z. B. die Elektrode und der Kontakt in der Ebene der Unterlage gekrümmt sein.

F i g. 3 zeigt eine Ausführiingsform des Kryotrons mit schmalerer Zuführungsleitung 11. Deren Breite W₂ an der Stelle des Anschlusses an die Elektrode 4 ist. nicht größer als die Länge h der letzteren. Dieses Kryotron zeigt eine weitere mögliche, nämlich eine abgewinkelte Gestalt der Steuerleitung 8'.

Der Einfachheit halber sind in Fig.3 und den nachfolgenden Abbildungen die Unterlage 1, die Grundplatte 2 und die dielektrischen Schichten 3 und 7 nicht gezeigt.

•° Fig.4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Kryotrons mit drei parallel zueinander verlaufenden Zuführungsleitungen 11, 12 und 13. Die Abmessungen dieser drei Zuführungsleitungen, also die breite W₂ und die Länge von der Stelle ihres Anschlusses an die Elektrode 4 bis zu ihrer Vereinigung, werden dermaßen festgelegt, daß die Induktivität jeder der Leitungen 11 bis 13 ausreichend groß, mindestens vergleichbar mit der Induktivität der streifenförmigen Elektrode 4 ist. Die Länge Λ der streifenförmigen Elektrode 4 sowie der Abstand a sind so zu wählen, daß die angegebene Forderung in bezuff >.uf den Abstand der Anschlußstellen der Leitungen 11 jpjI !3 von den Überquerungen der Steuerleitung 8 an den Rändern der Elektrode 4 erfüllt ist. Die Breite W₂ jeder Zuführungsleitung 11, 12, 13 an der Stelle des Anschlusses an die Elektrode 4 ist kleiner als h.

In F i g. 5 ist eine Ausführungsform des Kryotrons dargestellt, das dem in Fig.4 abgebildeten ähnlich ist. jedoch eine andere Anzahl von parallelen Zuführungsleitungen 11, 12, 14, 15 und nicht eine, sondern zwei Steuerleitungen 8, 16 hat. Bei dieser Ausführung des Kryotrons haben die beiden Elektroden 4 und 5' die Form eines längs des Kontaktes 6 liegenden Streifens. Das Kryotrons ist symmetrisch ausgebildet, da zwei Zuführungsleitungen 11,12 an die Elektrode 4 und zwei Zuführungsleitungen 14, 15 an die Elektrode 5' angeschlossen sind.

Man kann die beiden Steuerleitungen 8, 16 auch über einer der Elektroden 4 bzw. 5', z. B. über der Elektt-ode 4 anordnen: dies hätte jedoch eine größere Länge h der Elektrode 4 und damit größere Abmessungen des Kry jtrons zur Folge.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform des Kryotrons gezeigt, dessen streifenförmige Elektrode 4 Crweiterungen 17 zwischen den Stellen, wo die Sreuerleitung 8 die Ränder der Elektrode 4 überquert, und den Stellen des Anschlusses der Zuführungsleitungen 11 und 13 an die Elektrode 4 aufweist. Der Abstand a, die Länge h der Elektrode 4 und die Breite öder Erweiterungen 17 sind so zu treffen, daß die oben genannte Forderung bezüglich des Abstandes der Überquerrungsstellen der Steuerleitung 8 mit den Rändern der Elektrode 4 von den Zuführungsleitungen 11 und 13 wie auch b"SX„, erfüllt Vi nd.

F i g. 7 zeigt schematisch die Stromverteilung auf den Elektroden des erfi;.dungsgemäßen Kryotron* mit zwei Zuführungsleitungen H und 12. Durch ausgezogene Pfeillinien ist die Verteilung des Transportstromes l_g angedeutet, der aus dem äußeren Stromkreis von der Elektrode 4 zur Elektrode 5 über die Oberfläche der Elektroden 4, 5 fließt, welche der supraleitenden Grundplatte (in F i g. 7 nicht gezeigt) zugewandt ist. Mit gestrichelten Pfeillinien ist die Verteilung von Strömen gezeigt, welche an denselben Oberflächen der Elektroden 4, 5 infolge des Durchganges des Steuerstromes /_c durch die Steuerleitung 8 induziert werden.

Eine ähnliche Verteilung der Ströme I₁? und der durch I₁- induzierten Ströme ergibt sich auch bei einer anderen

Anzahl von Zuführungsleitungen; unterschiedlich ist hierbei nur der Anteil des über jede der Zuführungsleitungen fließenden Stromes.

In Fig. 8 stellt die Kurve 18 die Abhängigkeit des kritischen Stromes /„, (Ordinatenachse) des in Fig. 1 abgebildeten Kryotrons von dem Steuerstrom A (Abszissenachse) dar. Der Wert /„, entspricht demjenigen Steuerstrom A. bei welchem der kritische Strom /„, infolge der im längsgestreckten Josephson-Kontakt induzierten Stromwirbel vom Maximalwert l_m„ abzunehmen beginnt.

Mit punktierten Linien sind die Bereiche der Kurve 18 angegeben, die angesehen werden kann als Umhüllende für die Größtwerte der genauen Abhängigkeit i„ = f(h) bei den Werten /,, bei welchen diese Abhängigkeit Oszillationen aufweist.

In Fig. 9 ist mit den Kurven 19, 20, 21 der angenäherte Verlauf für die Steuerkennlinien der jeweils in F i g. 3. -t. b wiedergegebenen Kryotrone gezeigt. Der Sinn der Bezeichnungen /..„. /,, /,,, und der punktierten Bereiche der Kurven 19, 20 und 21 ist der gleiche wie in F i g. 8.

Die Bezeichnung /',.,. hat denselben Sinn für die Kurve 21 wie /.,.für die Kurven 19 und 20.

Der Wert des maximalen kritischen Stromes /"„„, für die Kryotrone mit zwei oder drei schmalen Zuführungsleitungen (Kurven 20, 21) übertrifft den des kritischen Stromes /'„,., des Kryotrones mit nur einer schmalen Leitung (Kurve 19) etwa um das n-fache, wobei η die Zahl der Zuführungsleitungen ist.

Der Wert des Steuerstromes l\,. bei dem der kritische Strom /,„ abzunehmen beginnt, ist bei dem Kryotron mit den Erweiterungen an der Elektrode (Kurve 21) etwas großer als bei dem analogen Kryotron ohne Erweiterungen an der Elektrode (Kurve 20). Hierbei übertrifft die Steilheit der Kurve 21 in der Nähe ¹ um Punkt /", = /',. die der Kurve 20 in der Nahe vom Punkt / = /,. uns eine größere Annäherung der durch die Kurve 21 dargestellten Kennlinie an den rechtwinkligen Verlauf bedeutet, als das bei der durch die Kurve 20cl.i!gestellten Kennlinie der Fall ist.

Diis erfindungsgemäße Dünnschichtkryotron hat tolgende Wirkungsweise.

Beim Fehlen des Stromes A in der Stcuerleitung 8 kann durch den Kontakt 6 des Kryotrons der Transportstrom A. fließen, der den Wert des maximalen kritischen Stromes /,,„.(Fig. 8) nicht übersteigt.

Der durch die Zuführungsleitung(en) 9 bzw. 11 bis 13 fließende Transporistroms zerfließt etwa über die Elektrode 4 und durchfließt den Josephson-Kontakt 6 in einem Bereich, der an den Zuführungsleitungen anliegt und dessen Ausdehnung längs des Kontaktes 6 größer ist als die Breite VV. bzw. W₂ der Zuführungsleitungen. Das kennzeichnende Ausmaß des Zerfließungsbereiches des Transportstromes /„ ist A,,,= max (/.,. h). Da die Zuführungsleitungen von den Enden des Kontaktes 6 um einen Abstand entfernt sind, der größer ist als K_n. gelangt der Transportstrom A. nicht in die Endbereiche des Kontaktes 6.

Beim Durchgang des Steuerstromes A. durch die Steuerleitung 8 entwickein sich in der unter dieser befindlichen streifenförmigen Elektrode 4. dem Josephson-Kontakt 6 und der Elektrode 5 an den der supraleitenden Grundplatte 2 zugewandten Oberflächen induzierte, in F i g. 7 mit gestrichelten Pfeillinicn markierte Ströme. Die an den genannten Oberflächen induzierten Ströme verteilen sich auf die gleiche Weise, als wenn die Steuerleitung 8 nicht isoliert, sondern galvanisch mit der darunter angeordneten Elektrode 4 verbunden wäre. Die Stellen, wo die Steuerleitung 8 die Ränder der Elektrode 4 überquert, sind in Fi g. 7 durch die Zeichen + und - angedeutet. Ein Teil des induzierten Stromes fließt von der Elektrode 4. über welcher sich die Steuerleitung 8 befindet, zur benachbarten Elektrode 5 über Bereiche des Josephson-Kontaktes 6 hinüber, die lineare Abmessungen von der Größenordnung A,„ haben und an den erwähnten

ίο Überquerungsstellen der Steuerleitung 8 mit den Rändern der F.lektrode 4 anliegen.

Der Anteil des über die benachbarte Elektrode 5 fließenden Stromes wird durch das Verhältnis der Induktivitäten der zwei möglichen Strompfade, also der Elektrode 4 und der Elektrode 5. ermittelt. Bis der in dieser Weise im Kontakt 6 induzierte Strom seinen kritischen Wert erreicht, bleibt er nahe den Kontaktenden 6 lokalisiert und beeinflußt den maximalen kritischen Strom /„,„ nur gering, denn der Transporistrom fließt über den Mittelteil des Kontaktes 6. Mit der Zunahme des Stromes A in der Steuerleitung 8 auf den Wert I₁-,. vergrößert sich auch der indizierte, durch den Kontakt 6 an dessen Enden fließende Strom auf den kritischen Wert 2A„, · /,, wobei /, die kritische lineare

-"· Stromdichte (Strom/Länge) des langgestreckten |osephson-Kontaktes 6 ist. Falls der Strom /,den besagten Wert übersteigt, pflanzen sich von den Enden des Kontät-tes 6 zu dessen Mitte Stromwirbel fort (Ringströme, die den Bereich des Kontaktes 6

w umgreifen und dessen Magnetfluß etwa gleich dem Flußquant '/' = 2 10 ''· Vs ist) und im Kontakt 6 stellt sich ein Wirbelzustand ein. bei welchem der induzierte Strom der einen oder anderen Polarität in allen dessen Teilen vorhanden ist. Hierbei beginnt der kritische Strom A,_s wie in F i g. 8 (Kurve 18) erkenntlich, abzunehmen, weil der Durchgang des Transporistromes durch den Koniaki 6 :«i! "der Wirbelsuukiur deren Bewegung längs des Kontaktes 6 und folglich die Entstehung einer Spannung zwischen den Elektroden 4 und 5 \erursaehi. Dies hat zur Folge, daß die Steuerkcnnlinie A,. = /' (IJ (Fig. 8) einen konvexen Verlauf hat.

Wenn die Zuführungsleitung 9 an der Stelle des Anschlusses an die Elektrode 4 eine größere Breite als h

■»5 hat (Fig. I). besitzt die Steuerkennlinie, also die Kurve 18 in Fig.8. einen konvexen Verlauf, der aber flach abfallende Bereiche bei | A | > A..· aufweist. Dies hängt damit zusammen, daß die sich bei | /, | =/,.. nahe den Kontaktenden 6 bildende Stromwirbelstruktur nicht sofort zur Mitte des Kontaktes 6 gelangen kann da an den Grenzen des Bereiches der an die Streifenelektrode 4 angeschlossenen breiten Zuführungsleitung 9. nämlich dort, wo die Induktivität des Streifens gering ist. sich Potentialschwellen bilden, die die Fortpflanzung von Stromwirbeln zur Mitte des Kontaktes 6 verhindern. Als Folge davon fällt der kritische Strom /,,,(Fi g. 8) je nach der Vergrößerung des Stromes Λ nicht prompt ab. und die Steuerkennünie hat einen Verlauf, der sich von rechtwinkligen unterscheidet.

Damit der Verlauf der Steuerkennlinie nahezu rechtwinklig ist. hat das erfindungsgemäße Kryotron schmale Zuführungsleitungen, deren geringere Breite Wj einen weniger störenden Einfluß auf die Bewegung der Stromwirbel von den Enden des Kontaktes 6 zu dessen Mitte ausübt.

Da jedoch eine Verminderung der Breite W₂ einer Zuführungsleitung 11 eine Senkung des Stromverstärkungsfaktors G des Kryotrons herbeiführt, hat das

erfnidungsgemäße Kryotron eine Mehrzahl von Zuführungsleitungen. Der .Stromverstärkungsfaktor C ist proportional dem Verhältnis der Länge des Kontaktberciches 6. über den der Transportstrom (abhängig von der Summe der Breiten der Zuführungsleitungen) fließt, zur Lange (2A„,;des Bereiches am Ende des Kontaktes 6. über welchen der induzierte Strom bei | K- \ < /_t„ fließt.

Da r,„„<4?.„, ■ j, und l_a,>2j\ ■ λ,,, ist, kann der Verstärkungsfaktor C eines Kryotrons mit nur einer Zuführungsleitung nicht über 2 liegen.

Die in Fig. 4 dargestellte erfindungsgen.äße Kryotronausfühmng sichert einen ziemlich hohen Stromverstärkungsfaktor C unter Beibehaltung des nahezu rechtwinkligen Verlaufes der Steuerkennlinie, der dem Kryotron in F i g. 3 eigen ist. Bei diesem Kryotron fließt der Transportstrom f.- vom äußeren Stromkreis über die Leitungen II, 12 und 13 und verteilt sich unter diesen umgekehrt proportional zu deren Induktivität (bei gleichen LciuiMgSi'ibiViessürigcn ist die Stromvericiliüig gleichmäßig). Da jede der Leitungen 11, 12, 13 schmal genug ist und sie alle von den Stellen, wo die Sieuerleiuing 8 die Ränder der Elektrode 4 überquert, entfernt sind, wirkt dieses Kryotron in ähnlicher Weise wie das in Fig. 3 veranschaulichte Kryotron. Dank der mehreren Zufüliriingsleitungen 11 bis 13 kann der maximale kritische Strom und folglich der Stromverstärkungsfaktor des Kryotrons unter Beibehaltung des nahezu rechtwinkligen Verlaufes der Steuerkennlinie (F i g. 9. Kurve 20) gesteigert werden.

Hei der gegebenen Geometrie des Kryotrons können die AUtände* zwischen den Stellen des Anschlusses der Zuführungsleitungen II, 12 und 13 an die Elektrode 4 ziemlich beliebig gewählt werden. Bei einer konstanten Anzahl um Zuführiingsleilungen wird eine günstige Vergrößerung des Stromverslärkiingsfaklors C des Ki\otrons dann erzielt, wenn der Absland zwischen den Leiumgon mindestens 4A„, beträgt. Dafür gilt bei konstanter Breite Udes Kontaktes 6 der Verstärkungsfaktor C als maximal, wenn dieser Abstand unter λ,,, liegt und die Leitungszahl ausreichend groß ist. Um x. B. einen Verstärkungsfaktor von etwa 4 zu ergeben, was für die meisten Anwendungsfälle ausreicht, sollen W>8/.„. /i = 2 und die Abstände zwischen den Anschlußstellen der Leitungen mindestens 4A„, betragen.

Die Kryotronausfiihrung mit zwei Steuerleitungen 8 und 16 (Fig. 5). die durch umfangreichere funktioneile Möglichkeiten gekennzeichnet ist. wirkt in ähnlicher Weise wie das Kryotron gemäß Fig. 4, jedoch hat es bei derselben Anzahl und Anordnung der gleichen Zuführungsleitungen wie die des letzteren Kryotrons einen etwa auf die Hälfte verringerten Stromverstärkungsfaktor G. Das liegt darin begründet, daß der durch die Steuerleitiing 8 bzw. 16 in der Elektrode 4 bzw. 5 induzierte Strom zur benachbarten Elektrode nur teilweise (bei der gleichen Induktivität der Elektroden 4 und 5 etwa um die Hälfte) hinüberfließt. Als Folge davon

to vergrößert sich der für die Entstehung von Stromwirbeln erforderliche Steuerstrom /,·,. fast um das 2fache im Vergleich zur in Fig.4 wiedergegebenen Kryotronausfiihrung, bei welcher die Induktivität der Elektrode 4 viel größer ist als die der Elektrode 5 und wodurch nahezu der gesamte induzierte Strom der Elektrode 4 zur Elektrode 5 hinüberfließt.

Wenn auch hier der Verstärkungsfaktor C etwa 4 betragen soll, müssen also W und h um das 2fachc größer als if" vorangehenden Beispiel festgelegt werden.

Das in F i g. b abgebildete Kryotron wirkt ähnlich wie das Kryotron in Fig. 4. jedoch ermöglichen die Erweiterungen 17 eine schnellere Abnahme des kritischen Stromes /,,,, sobald der Steuerstrom /, einen Wert von /',„(Fig. 9. Kurve 21) erreicht, bei welchem sich an den Kontaktenden 6 eine Stromwirbelstruktur ausbildet. Die an den Enden der Elektrode 4 vorhandenen Erweiterungen 17 verursachen eine Senkung von deren Induktivität und erzeugen damit eine Potcntialschwelle für sich von den Kontaktenden 6 bewegende Stromwirbel. Das führt dazu, daß zur Entstehung eines Wirbelzuslandes an den Enden des Kontaktes 6 ein etwas größerer Strom zu induzieren ist. Dies ergibt seinerseits eine entsprechende Verminderung des Stromverstärkungsfaktors G gegenüber dem Kryotron ohne die genannten Erweiterungen 17. Nachdem nun der induzierte Strom den kritischen Wert erreicht hat, beginnt sich die Wirbeistruktur von den Enden des Kontaktes 6 zu dessen Mitte leichter fortzupflanzen, da die Energie der Stromwirbel nach dem Durchgang durch die Erweiterungen 17 in den engen Bereichen des Streifens der Elektrode 4 abnimmt, wo eine größere Induktivität feststellbar ist, und die Stromwirbel walzen sich sozusagen zur Mitte des Kontaktes 6 hin. Dadurch nimmt der kritische Strom /„, in einem engen Zunahmebereich des Stromes /,· ab. so daß eine Steuerkennlinie erzielt wird, die dem rechtwinkligen Verlauf am nächsten kommt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dünnschichtkryotron

mit einer supraleitenden Grundplatte (2),

mit einer ersten und einer zweiten supraleitenden Elektrode (4,5), die auf der Grundplatte isoliert von ihr angeordnet sind,

wobei wenigstens die erste Elektrode (4) streifenförmig ausgebildet ist mit einer Länge (h) in einer Richtung, die kleiner ist als die Breite (W) senkrecht zu dieser Richtung,

mit einem die beiden Elektroden verbindenden langgestreckten Josephson-Kontakt (6), der parallel zur Breite (W) der streifenförmigen Elektrode (4) angeordnet ist, mit einer längs dem Josephson-Kontakt verlaufenden, über der streifenförmigen Elektrode isoliert angeordneten Steuerleitung (8) und
mit Zuführungsleitungen zu den Elektroden,
wobei die Zuführungsleitung zur streifenförmigen Elektrode an diese mit einem Abstand (a) von den Stellen, wo die Steuerleitung die Ränder der streifenförmigen Elektrode überquert, angeschlossen ist, der sowohl größer ist als die Josephson-Eindringtiefe als auch größer als die Länge (h) der streifenförmigen Elektrode, und
wobei die Zuführungsleitung an die streifenförmige Elektrode (4) an der Stelle des Anschlusses an diese eine Breite (Wj) hat, welche die Länge (h) dieser Elektrode nicht überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei den vorgenannten Bedingungen genügende Zuführungäleitungen (11, 12, 13) zur streifenförmigen Elektrode (4) geschaltet sind und daß die Zuführungsleitungen (U, 12, Vs, zu dieser Elektrode (4) zueinander parallel verlaufen.

2. Dünnschichtkryotron nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige Elektrode (4) zwischen den Stellen, wo die Steuerleitung (8) ihre Ränder überquert, und der nächstgelegenen *o Anschlußstelle der Zuführungsleitungen (11, 13) Erweiterungen (17) aufweist, deren Breite (b) nicht kleiner ist als die Josephson-Eindringtiefe (λ.) und die Länge (h)der streifenförmigen Elektrode (4).

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