JPH01170117A - 高電圧発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、高電圧発生回路、特にジョセフソン接合を使
用した高電圧発生回路に関し。

高電圧かつ立ち上がりの速い電圧発生回路の提供を目的
とし。

４辺ブリッジ回路の一方の対向する２辺には同数かった
かだか数個からの１０個程度のジョセフソン接合、また
他方の対向する２辺には同じ値の抵抗を有し、上記ブリ
ッジ回路を少なくとも１以上直列に接続したブリッジ直
列回路を並列に接続した回路構成を少なくとも有するこ
とを含み構する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、高電圧発生回路、特にジョセフソン接合を使
用した高電圧発生回路に関する。

［従来の技術］ 液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）でジョセフソン接合がス
イッチしたときの発生電圧は約３脂Ｖ弱である。ジョセ
フソン接合を実用する場合、半導体回路の駆動電圧は数
百層Ｖであるから、この電圧では半導体回路とのインタ
ーフェースがとれない。

従って、もっと高い電圧発生回路が必要である。

現在、この要請に応える回路として第２図に示すような
高い負荷駆動能力を持つゲートがある。

同図において、Ｊｎ　（ｎ：ｌ〜８）はジョセフソン接
合、Ｒ１およびＲ２は抵抗である０回路構成は、一方の
対向する２辺には同数のジ１セフソン接合、また他方の
対向する２辺には同じ値の抵抗を有する４辺ブリッジ回
路構造である。このジョセフソン接合の数をふやすこと
によって、高電圧が発生可能となる。すなわち、直列に
接続するジョセフソン接合の数をｎ個にすれば、ｎＶｇ
（Ｖｇ：接合１個当りのギャプ電圧）の電圧が得られる
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記回路では２つのブランチで直列接続したジ
ョセフソン接合の数を多くしすぎると接合の等価インダ
クタンスや配線の寄生インダクタンスが大きくなり、所
望の電圧が発生できないという問題が生じる。

このことを第２図に従って詳しく説明する。入力電流が
入るとバイアス電流に入力電流が加わって、まず右ブラ
ンチにある臨界電流の低いジョセフソン接合のいくつか
がスイッチして電圧が発生する。この電圧により右ブラ
ンチにインダクタンスが発生するので全電流が左ブラン
チに流れるようになる。このとき左ブランチにある全部
のジョセフソン接合がスイッチして電圧を発生し、再び
全電流が右ブランチに流れて全接合がスイッチするのが
望ましいのであるが、実際はジ１セフソン接合が多数接
続されたために接合の等価インダクタンスや配線の寄生
インダクタンスが大きくなり、電流の立ち上がりの波形
がなまるので、左ブランチに全電流が流れたときに左ブ
ランチにあるジョセフソン接合のうち臨界電流の低いジ
ョセフソン接合のいくつかがスイッチするだけである。

その後、左ブランチに発生した電圧のために再び電流が
右ブランチに流れるようになっときも、右ブランチのう
ち臨界電流の低いジョセフソン接合いくつかがスイッチ
するだけである。結局、各ブランチに直列に接続された
ジョセフソン接合のすべてが一度にスイッチすることは
なく、従って電圧波形の立ち上がりはゆるやかになり、
ついには、すべての接合がスイッチする前に平衡状態に
達っしてしまう、この結果、立ち上がりの悪い波形にな
るばかりでなく、所望の電圧ｎＶｇ（ｎはジョセフソン
接合の数、Ｖｇは接合１個当りのギャプ電圧である。）
が得られないという問題がある。

すなわち、ジョセフソン接合の臨界電流にはばらつきが
あり、入力される電流の立ち上がりがゆるやかなために
ジョセフソン接合のうち臨界電流の低いジョセフソン接
合のいくつかがスイッチすると、このとき発生する電圧
のために他のジョセフソン接合のスイッチが止まってし
まい、所望の電圧が得られない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、
高電圧かつ立ち上がりの速い電圧発生回路の提供を目的
とする。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 上記問題点は、４辺ブリッジ回路の一方の対向する２辺
には同数かったかだか数個のジョセフソン接合、また他
方の対向する２辺には同じ値の抵抗を有し、上記ブリッ
ジ回路を少なくとも１以上直列に接続したブリッジ直列
回路を並列に接続した回路構成を少なくとも有すること
を特徴とする高電圧発生回路により解決される。

［作用］ 本発明の高電圧発生回路によれば、ひとつのブリッジ回
路内で直列に接続されたジョセフソン接合の数がたかだ
か数個であるから、接合の等価インダクタンスや配線の
インダクタンスが小さいので、電流波形の立ち上がりが
速い、従って、従来は電流波形の立ち上がりがゆるやか
なために臨界電流の小さいジョセフソン接合のいくつか
がスイッチすると、このとき発生する電圧のために他の
ジョセフソン接合のスイッチが止まったが１本発明の高
電圧発生回路では電流波形の立ち上がりが十分に速いの
で、ジョセフソン接合の臨界電流のばらつきは問題とな
らなくなり、ブリッジ回路内の全ジョセフソン接合が一
度にスイッチするようになる。

〔実施例］ 第１図は、本発明の一実施例図である。同図において、
Ｊｎｓ　（ｎ　：　１〜８．ｍ：　ａＮｈ）はジョセフ
ソン接合、Ｒｎ５（ｎ：１〜８、ｓ：ａ、ｂ）は抵抗で
ある。Ｂｎ（ｎ：１〜８）は回路の構成単位であるブリ
ッジ回路である。このブリッジ回路を４つ直列に接続し
、更にこれと同じ回路を並列に接続した構成になってい
る。直列接続したジョセフソン接合はひとつのブリッジ
回路あたり４つである。

従って、接合の等価インダクタンスや配線のインダクタ
ンスが少なく、十分短い時間でブリッジ回路内の全ジョ
セフソン接合がスイッチする。全体とし°ても短い時間
内に各々のブリッジ回路がスイッチするので、立ち上が
りが速く大きな電圧を発生することが可能となる。

この実施例の場合では、発生する電圧は１つのブリッジ
回路で４Ｖｇ（Ｖｇ：ジョセフソン接合［儒当りのギャ
ップ電圧）、全体では４つのブリッジ回路が直列に接続
されているので１８Ｖｇの電圧が発生できる。

なお、実施例ではブリッジ回路内の接合数は４つであっ
たが、ブリッジ回路内のすべての接合が十分短い時間内
にスイッチする範囲内の個数であればいくつでもよく、
また直列接続するブリッジ回路の個数はいくつでもよい
。

また、実施例で示した回路を構成単位として、これを直
列に接続し、さらに並列に接続した回路も考えられる。

［発明の効果］ 本発明の高電圧発生回路によれば、ひとつのブリッジ回
路の接合の等価インダクタンスや配線の寄生インダクタ
ンスが小さく、従って十分短い時間でブリッジ回路内の
全ジョセフソン接合がスイッチするので１回路全体とし
ても立ち上がりが速く大きな電圧を発生できるようにな
る。

これにより、応答速度の速い超伝導素子と半導体回路と
のインターフェースが可能となり、より高性能な回路の
提供に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の高電圧発生回路の一実施例図、 第２図は、従来の高電圧発生回路図である。 （符号の説明） Ｊｎｍ、Ｊｎ・・・ジョセフソン接合、ＲｎＳ、Ｒ１、
Ｒ２−・・抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４辺ブリッジ回路の一方の対向する２辺には同数かつた
   かだか数個のジョセフソン接合、また他方の対向する２
   辺には同じ値の抵抗を有し、上記ブリッジ回路を少なく
   とも１以上直列に接続したブリッジ直列回路を並列に接
   続した回路構成を少なくとも有することを特徴とする高
   電圧発生回路。