Эффект Джозефсона. Практическое применение эффекта Джозефсона.

Через туннельный переход с тонкимслоем диэлектрика, когда его толщина меньше или порядка длины когерентности ξ (d < ξ), возможно протекание сверхпроводящего тока, то есть тока безсопротивления (стационарный эффект Джозефсона). При этом область контакта 2ух сверхпроводников разделенных слоем изолятора называют Джозефсоновским переходом.

Если ток через такой переход станет больше критического I c (I c – ток слабой связи), то переход обретет активное сопротивление и индуктивность и, следовательно, на нем возникнет разность потенциалов. Дляэтого случая Джозефсон предсказал еще более удивительный эффект: припоявлении постоянного напряжения U через переход должен протекать высокочастотный ток, излучающий электромагнитные волны с частотой в десяткии сотни гигагерц (нестационарный эффект Джозефсона).Наоснове эффекта Джозефсона созданы приемные устройства различногоназначения. Когерентные радиоприемники, в состав которых входят гетеродинные смесители и параметрические предусилители, служат в радио астрономии для приема узкополосного излучения и предназначены, например, для определения молекулярных линий.Наиболее широкое распространение получили гетеродинные приемники со смесителями на основе туннельных переходов сверхпроводник–изолятор–сверхпроводник (СИС).

Сверхмалошумящие СИС-смесители, работающие при температурежидкого гелия, являются наилучшими входными устройствами в диапазоне100–1000 ГГц. Их шумовая температура ограничивается только фундаментальнымквантовым пределом.Одно из наиболее важных и широко применяемых сверхпроводниковыхустройств – сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик (СКВИД), в основе работы которого лежат два физических явления: стационарный эффект Джозефсона и эффект квантования магнитного потока.СКВИД, состоящий из двух переходов, включенных параллельно и работающих при постоянном токе смещения (рис. 3.11, б), называется СКВИДомпостоянного тока (ПТ СКВИД). В настоящее время в электронике получилинаибольшее распространение ПТ СКВИДы, изготовленные по тонкопленочной технологии.Схема СКВИДапредставляет собой замкнутый контур из сверхпроводника с четырьмя выводами, служащими для подачи тока и снятия напряжения, в который включены два джозефсоновских перехода.Характерная особенность СКВИДа состоит в том, что при изменениимагнитного потока, пронизывающего контур, напряжение на выходе этогоустройства периодически изменяется, причем период равен кванту Ф0 магнитного потока. Эта зависимость позволяет создать на основе СКВИДов чувствительнейшие измерители вариаций магнитного поля. С их помощью можно измерять практически любые физические величины, преобразуемые в

магнитный поток, такие как напряженность магнитного поля, градиент напряженности, электрический ток и напряжение, магнитная восприимчивость и смещение.