JPH02268474A - 超伝導定電流レギュレータ回路 - Google Patents
超伝導定電流レギュレータ回路Info
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- JPH02268474A JPH02268474A JP1091225A JP9122589A JPH02268474A JP H02268474 A JPH02268474 A JP H02268474A JP 1091225 A JP1091225 A JP 1091225A JP 9122589 A JP9122589 A JP 9122589A JP H02268474 A JPH02268474 A JP H02268474A
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- Japan
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- regulator circuit
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- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
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- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、超伝導デバイス等に用いられることが期待さ
れる、構造が簡単で製造プロセスが簡単な、定電流レギ
ュレータ回路に関するものである。
れる、構造が簡単で製造プロセスが簡単な、定電流レギ
ュレータ回路に関するものである。
（従来の技術）
超伝導素子、とくにジョセフソン・ゲートは定電流駆動
を必要とするために、まず、電源供給ラインは定電圧を
保障し、ここから抵抗を通して各ゲートに電流を供給す
る。この場合に用いられる定電圧レギュレータは、ジョ
セフソン接合のトンネル特性のギャップの立ち上がりを
利用している。第４図（ａ）は、定電流源Ｉｂにジョセ
フソン接合Ｊと純抵抗ＲＬとを並列に接続した回路図で
、通常のジョセフソン回路を一般化したモデルになって
いる。第４図（ｂ）のＡは、ジョセフソン接合Ｊの非線
形ＬＶ特性、Ｂ及びＣは、接合Ｊの両端にかかる電圧に
対して接合Ｊを流れる電流ＩＪをプロットした回路の特
性線であるが、ＣはＢに比して抵抗ＲＬが大きい場合を
示している。ＢまたはＣとＡとの交差点は、接合Ｊが電
圧状態のときの回路の動作点を示している。これより、
交差点が特性Ａの立ち上がりの激しいギャップ領域にあ
る限り、抵抗ＲＬが多少変動しても、接合Ｊの両端の電
圧はほぼ一定に保たれることがわかる。第５図は、第４
図に示した従来のジョセフソン定電圧レギュレータ回路
の具体例を示す。（参考文献上しては、Ｐ、 Ｃ，ａｒ
ｎｅｔｔ ａｎｄ Ｄ、 Ｊ。
を必要とするために、まず、電源供給ラインは定電圧を
保障し、ここから抵抗を通して各ゲートに電流を供給す
る。この場合に用いられる定電圧レギュレータは、ジョ
セフソン接合のトンネル特性のギャップの立ち上がりを
利用している。第４図（ａ）は、定電流源Ｉｂにジョセ
フソン接合Ｊと純抵抗ＲＬとを並列に接続した回路図で
、通常のジョセフソン回路を一般化したモデルになって
いる。第４図（ｂ）のＡは、ジョセフソン接合Ｊの非線
形ＬＶ特性、Ｂ及びＣは、接合Ｊの両端にかかる電圧に
対して接合Ｊを流れる電流ＩＪをプロットした回路の特
性線であるが、ＣはＢに比して抵抗ＲＬが大きい場合を
示している。ＢまたはＣとＡとの交差点は、接合Ｊが電
圧状態のときの回路の動作点を示している。これより、
交差点が特性Ａの立ち上がりの激しいギャップ領域にあ
る限り、抵抗ＲＬが多少変動しても、接合Ｊの両端の電
圧はほぼ一定に保たれることがわかる。第５図は、第４
図に示した従来のジョセフソン定電圧レギュレータ回路
の具体例を示す。（参考文献上しては、Ｐ、 Ｃ，ａｒ
ｎｅｔｔ ａｎｄ Ｄ、 Ｊ。
Ｈｅｒｒｅｌｌ、 ” Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ＡＣＰｏ
ｗｅｒ ｆｏｒ ＪｏｓｅｐｈｓｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒ
ｏｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｌｏｇｉ
ｃ Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ”、 ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、 ｏ
ｎ Ｍａｇｎ、、 ＭＡＧ−１５，ｐｐ５４４．１９７
９．）（発明が解決しようとする課題） このジョセフソン定電圧レギュレータ回路は、スイッチ
ングする各論理ゲートが電源ラインに並列に接続される
タイプのデバイスには定電流源として適用できるが、直
列に接続されるタイプのデバイスには適用できないとい
う課題がある。また、ジョセフソン接合をシリーズに連
結して作製するのは製造プロセス上手間がかかり、望む
特性を得るのが難しいという課題もある。
ｗｅｒ ｆｏｒ ＪｏｓｅｐｈｓｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒ
ｏｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｌｏｇｉ
ｃ Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ”、 ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、 ｏ
ｎ Ｍａｇｎ、、 ＭＡＧ−１５，ｐｐ５４４．１９７
９．）（発明が解決しようとする課題） このジョセフソン定電圧レギュレータ回路は、スイッチ
ングする各論理ゲートが電源ラインに並列に接続される
タイプのデバイスには定電流源として適用できるが、直
列に接続されるタイプのデバイスには適用できないとい
う課題がある。また、ジョセフソン接合をシリーズに連
結して作製するのは製造プロセス上手間がかかり、望む
特性を得るのが難しいという課題もある。
本発明の目的は、以上の課題を解決するため、定電流駆
動される論理ゲートが電源ラインに直列に接続されるタ
イプのデバイスに適用でき、構造が簡単で製造プロセス
が容易な定電流レギュレータ回路を提供することである
。
動される論理ゲートが電源ラインに直列に接続されるタ
イプのデバイスに適用でき、構造が簡単で製造プロセス
が容易な定電流レギュレータ回路を提供することである
。
（課題を解決するための手段）
本発明においては、第２図のような、酸化物高温超伝導
体などのバルク第２種超伝導体の混合状態における著し
い非線形効果を利用して、定電流駆動される論理ゲート
が電源ラインに直列に接続されるタイプのデバイスに対
して安定に給電すること、ならびに、バルク超伝導体を
利用することから製造プロセスが簡単であること、を特
徴としている。
体などのバルク第２種超伝導体の混合状態における著し
い非線形効果を利用して、定電流駆動される論理ゲート
が電源ラインに直列に接続されるタイプのデバイスに対
して安定に給電すること、ならびに、バルク超伝導体を
利用することから製造プロセスが簡単であること、を特
徴としている。
（作用）
第２図（ａ）はバルク第２種超伝導体に電流Ｉを流した
時に発生する抵抗値Ｒを示している。印加電流が少ない
ときには、系は超伝導のままでゼロ抵抗を示しているが
、印加電流値が系の臨界電流値■。を越えると、系には
鋭い立ち上がりで常伝導抵抗が現れる。抵抗値の立ち上
がり途中では、ミクロスコピックにみると系は超伝導状
態と定伝導状態の混合した“°混合状態“′になってい
る。
時に発生する抵抗値Ｒを示している。印加電流が少ない
ときには、系は超伝導のままでゼロ抵抗を示しているが
、印加電流値が系の臨界電流値■。を越えると、系には
鋭い立ち上がりで常伝導抵抗が現れる。抵抗値の立ち上
がり途中では、ミクロスコピックにみると系は超伝導状
態と定伝導状態の混合した“°混合状態“′になってい
る。
（ｂ）は、試料系として、第２種超伝導体に純抵抗ΔＲ
が直列に接続された場合のＩ−Ｒ特性を示す。
が直列に接続された場合のＩ−Ｒ特性を示す。
（ｃ）は、系に給電する電源の電圧をＶ、電源が供給す
る電流を１、電源からみた県側の負荷抵抗をＲとしたと
き、試料系側が電圧状態のときの試料系側が示す電流−
抵抗の特性 Ｒ＝Ｖ／Ｉ
（１）を示したものである。
る電流を１、電源からみた県側の負荷抵抗をＲとしたと
き、試料系側が電圧状態のときの試料系側が示す電流−
抵抗の特性 Ｒ＝Ｖ／Ｉ
（１）を示したものである。
試料系側に一定電圧Ｖを印加し、試料系が電圧状態にな
ったときに、試料系に流れる電流工と現れる抵抗Ｒは、
試料系が第２種超伝導体のとき、グラフ（ａ）とグラフ
（Ｃ）との交差点で、また、試料系が第２種超伝導体に
純抵抗ΔＲが直列に接続されたもののとき、グラフ（ｂ
）とグラフ（Ｃ）との交差点で決定される。（ここで、
純抵抗が接続されない場合に、電流が臨界電流値をとっ
ている領域での抵抗の最大値をＲ２、純抵抗が接続され
ている場合に、電流が臨界電流値をとっている領域での
抵抗の最小値をＲ１とする。ΔＲ＜Ｒ２でなければなら
ない。）従って、第２種超伝導体のみからなる系に混合
状態が生じ、第２図のように交差点がグラフの立ち上が
りが鋭く、電流値が臨界電流値に固定されたＲ工とＲ２
の間に含まれているとき、超伝導体に純抵抗ΔＲが負荷
されても、試料系に流れる電流Ｉと抵抗Ｒは変化しない
ことがわかる。すなわち、混合状態のバルク第２種超伝
導体は、定電流レギュレータ素子として利用できること
がわかる。また、このレギュレータは、バルク超伝導体
を利用しているため、製造プロセスが簡単である。
ったときに、試料系に流れる電流工と現れる抵抗Ｒは、
試料系が第２種超伝導体のとき、グラフ（ａ）とグラフ
（Ｃ）との交差点で、また、試料系が第２種超伝導体に
純抵抗ΔＲが直列に接続されたもののとき、グラフ（ｂ
）とグラフ（Ｃ）との交差点で決定される。（ここで、
純抵抗が接続されない場合に、電流が臨界電流値をとっ
ている領域での抵抗の最大値をＲ２、純抵抗が接続され
ている場合に、電流が臨界電流値をとっている領域での
抵抗の最小値をＲ１とする。ΔＲ＜Ｒ２でなければなら
ない。）従って、第２種超伝導体のみからなる系に混合
状態が生じ、第２図のように交差点がグラフの立ち上が
りが鋭く、電流値が臨界電流値に固定されたＲ工とＲ２
の間に含まれているとき、超伝導体に純抵抗ΔＲが負荷
されても、試料系に流れる電流Ｉと抵抗Ｒは変化しない
ことがわかる。すなわち、混合状態のバルク第２種超伝
導体は、定電流レギュレータ素子として利用できること
がわかる。また、このレギュレータは、バルク超伝導体
を利用しているため、製造プロセスが簡単である。
（実施例）
本超伝導定電流レギュレータ回路を実施するにあたって
の、具体的なレギュレータ回路要素部の構成図を第１図
（ａ）の断面図及び（ｂ）の平面図に示す。
の、具体的なレギュレータ回路要素部の構成図を第１図
（ａ）の断面図及び（ｂ）の平面図に示す。
レギュレータ部を実際に構成するには、先ずマグネシア
ＭｇＯ等の基板１上にレギュレータ作用を示すＹＢＣＯ
なとの第２種超伝導体のストリップ線路２を、数１０ミ
クロン幅、数ミクロン厚に形成し、次に図のごとくその
両端に重なるように電極３（Ａｕなと）を形成する。（
ｂ）はレギュレータ部を基板に対して上から見たもので
ある。第３図は、電源ラインに対して論理ゲート１〜ｎ
が直列に接続されるタイプのスイッチングデバイスに本
超伝導レギュレータ素子を適用したものである。各論理
ゲートはスイッチングするまえはゼロ抵抗を示し、スイ
ッチングした後はΔｒの抵抗を示すことにすると、作用
の項における純抵抗ΔＲは ΔＲ＝ｎ・Δｒ（２） となる。これから、作用の項に述べたことに基づきＲ１
とＲＬの両者が決定されるから、電源電圧を調節してレ
ギュレータ部の動作点をＲ１とＲ２の間に設定すれば、
各論理ゲートがスイッチしても、試料に流れる電流は殆
ど一定に保たれることがわかる。
ＭｇＯ等の基板１上にレギュレータ作用を示すＹＢＣＯ
なとの第２種超伝導体のストリップ線路２を、数１０ミ
クロン幅、数ミクロン厚に形成し、次に図のごとくその
両端に重なるように電極３（Ａｕなと）を形成する。（
ｂ）はレギュレータ部を基板に対して上から見たもので
ある。第３図は、電源ラインに対して論理ゲート１〜ｎ
が直列に接続されるタイプのスイッチングデバイスに本
超伝導レギュレータ素子を適用したものである。各論理
ゲートはスイッチングするまえはゼロ抵抗を示し、スイ
ッチングした後はΔｒの抵抗を示すことにすると、作用
の項における純抵抗ΔＲは ΔＲ＝ｎ・Δｒ（２） となる。これから、作用の項に述べたことに基づきＲ１
とＲＬの両者が決定されるから、電源電圧を調節してレ
ギュレータ部の動作点をＲ１とＲ２の間に設定すれば、
各論理ゲートがスイッチしても、試料に流れる電流は殆
ど一定に保たれることがわかる。
（発明の効果）
本発明の利点は、製造プロセス上、従来のいづれよりも
簡単な構造をもち、電源ラインに直列に接続されるタイ
プのスイッチング・ゲートを定電流駆動できることであ
る。従って本発明は、磁界の強さを、発生する磁気抵抗
値で読み取る方式の磁気センサへ給電する定電流源など
にも適用でき、産業応用上の効果が大きい。
簡単な構造をもち、電源ラインに直列に接続されるタイ
プのスイッチング・ゲートを定電流駆動できることであ
る。従って本発明は、磁界の強さを、発生する磁気抵抗
値で読み取る方式の磁気センサへ給電する定電流源など
にも適用でき、産業応用上の効果が大きい。
第１図は、具体的なレギュレータ回路要素部の構成図で
ある。第２図は、第２種超伝導体のＩ−Ｒ特性図である
。第３図は、電源ラインに対して、論理ゲート１〜ｎが
直列に接続されるタイプのスイッチング・デバイスの回
路図である。第４図（ａ）は、従来のジョセフソン定電
圧レギュレータ回路を一般化した図である。第４図（ｂ
）は、通常のジョセフソン接合の非線形Ｉ−Ｖ特性を示
す図である。第５図は、従来のジョセフソン定電圧レギ
ュレータ回路図を示す。
ある。第２図は、第２種超伝導体のＩ−Ｒ特性図である
。第３図は、電源ラインに対して、論理ゲート１〜ｎが
直列に接続されるタイプのスイッチング・デバイスの回
路図である。第４図（ａ）は、従来のジョセフソン定電
圧レギュレータ回路を一般化した図である。第４図（ｂ
）は、通常のジョセフソン接合の非線形Ｉ−Ｖ特性を示
す図である。第５図は、従来のジョセフソン定電圧レギ
ュレータ回路図を示す。
Claims (1)
- 酸化物高温超伝導体などの第２種超伝導体の厚膜あるい
は薄膜の線状パターンを設け、その線状パターンの両端
に電極を設け、第２種超伝導体を混合状態に設定しうる
ような電圧を印加する電源電圧を設けたことを特徴とす
る定電流レギュレータ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091225A JP2855645B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 超伝導定電流レギュレータ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1091225A JP2855645B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 超伝導定電流レギュレータ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02268474A true JPH02268474A (ja) | 1990-11-02 |
| JP2855645B2 JP2855645B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=14020481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1091225A Expired - Lifetime JP2855645B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 超伝導定電流レギュレータ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855645B2 (ja) |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1091225A patent/JP2855645B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2855645B2 (ja) | 1999-02-10 |
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