JPH0265281A - 超伝導トランジスタ - Google Patents
超伝導トランジスタInfo
- Publication number
- JPH0265281A JPH0265281A JP63216594A JP21659488A JPH0265281A JP H0265281 A JPH0265281 A JP H0265281A JP 63216594 A JP63216594 A JP 63216594A JP 21659488 A JP21659488 A JP 21659488A JP H0265281 A JPH0265281 A JP H0265281A
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- JP
- Japan
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- normal conductor
- superconductor
- normal
- conductor
- electrode
- Prior art date
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- Pending
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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、スイッチング動作、増幅動作を行うトランジ
スタ素子に係り、特に超伝導体を用いた低消費電力のト
ランジスタに関するものである。
スタ素子に係り、特に超伝導体を用いた低消費電力のト
ランジスタに関するものである。
従来の技術
現在、ＬＳＩの多くがシリコン半導体によって形成され
ている。
ている。
発明が解決しようとする課題
近年では演算速度および記憶容量の点から回路の高集積
密度化がますます求められているが、集積密度を高くす
ると単位面積当りの発熱量がふえるので、回路の温度上
昇が問題になる。冷却は装置の大型化を招き、しかも冷
却によって抑えられる温度上昇にはある程度限度がある
ため、消費電力が小さい素子が必要であった。
密度化がますます求められているが、集積密度を高くす
ると単位面積当りの発熱量がふえるので、回路の温度上
昇が問題になる。冷却は装置の大型化を招き、しかも冷
却によって抑えられる温度上昇にはある程度限度がある
ため、消費電力が小さい素子が必要であった。
課題を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、超伝導体と、こ
の超伝導体の一部に接合する第１の常伝導体と、前記超
伝導体の別の一部に接合する第２の常伝導体とを有し、
前記第１の常伝導体に第１の電極を備え、前記第２の常
伝導体に第２の電極を備え、前記超伝導体に電流制御用
電極を備えたものである。
の超伝導体の一部に接合する第１の常伝導体と、前記超
伝導体の別の一部に接合する第２の常伝導体とを有し、
前記第１の常伝導体に第１の電極を備え、前記第２の常
伝導体に第２の電極を備え、前記超伝導体に電流制御用
電極を備えたものである。
作用
本発明では上記構成により、第１の常伝導体と第２の常
伝導体との間に電位差を与え、超伝導体の電位を変化さ
せることにより、前記第１の常伝導体と前記第２の常伝
導体との間に流れる電流量を制御することができ、消費
電力の小さなトランジスタを１是イ共することができる
。
伝導体との間に電位差を与え、超伝導体の電位を変化さ
せることにより、前記第１の常伝導体と前記第２の常伝
導体との間に流れる電流量を制御することができ、消費
電力の小さなトランジスタを１是イ共することができる
。
実施例
第１図は本発明の一実施例における超伝導トランジスタ
を用いた回路図である。１０１はＣｕ等の常伝導体、１
０２はＢ５ＣＣ０超伝導体、１０３はＣｕ等の常伝導体
である。超伝導体１０２はある１つの面においてＳｉＯ
２絶縁膜１０４を介して常伝導体１０１と接合し、また
別の１つの面においてＳｉＯ２絶縁膜１０５を介して常
伝導体１０３と接合している。５ｉ０２絶縁膜は２０〜
１１００ｎ程度の厚さで形成する。常伝導体１０３を接
地し、常伝導体１０１には抵抗１０７を介して定電圧源
１０６を接続する。超伝導体１０２には可変電圧源１０
８を接続する。
を用いた回路図である。１０１はＣｕ等の常伝導体、１
０２はＢ５ＣＣ０超伝導体、１０３はＣｕ等の常伝導体
である。超伝導体１０２はある１つの面においてＳｉＯ
２絶縁膜１０４を介して常伝導体１０１と接合し、また
別の１つの面においてＳｉＯ２絶縁膜１０５を介して常
伝導体１０３と接合している。５ｉ０２絶縁膜は２０〜
１１００ｎ程度の厚さで形成する。常伝導体１０３を接
地し、常伝導体１０１には抵抗１０７を介して定電圧源
１０６を接続する。超伝導体１０２には可変電圧源１０
８を接続する。
以上のように構成した回路の動作を説明する。
第２図（ａ） 、 （ｂ）は素子内のエネルギー準位を
示した説明図である。常伝導体１０３のフェルミ準位を
Ｂ３とする。常伝導体１０１には常伝導体１０３に対し
て■１の電位を与えているために、常伝導体１０１のフ
ェルミ準位はμｍとなる。ここでｅ■、二μｍ−μ３で
ある。超伝導体１０２のフェルミ準位をＢ２とする。常
伝導体１０３に対する超伝導体１０２の電位をｖ２とす
ると、ｅＶ２＝μ２−Ｂ３゛である。■１を固定して■
２を可変としているが、Ｖ２を正または負方向に変化さ
せていくと、Ｂ２をＢ３、μ、に対して変化させること
ができる。常伝導体１０１と超伝導体１０２との間、あ
るいは超伝導体１０２と常伝導体１０３との間にはトン
ネル効果で移動する電子の数の差によって電流が流れる
が、これらの電流量はＶ２に応じて変化する。抵抗１０
７に流れる電流をＩとして、■とｖ２との関係について
説明を行う。
示した説明図である。常伝導体１０３のフェルミ準位を
Ｂ３とする。常伝導体１０１には常伝導体１０３に対し
て■１の電位を与えているために、常伝導体１０１のフ
ェルミ準位はμｍとなる。ここでｅ■、二μｍ−μ３で
ある。超伝導体１０２のフェルミ準位をＢ２とする。常
伝導体１０３に対する超伝導体１０２の電位をｖ２とす
ると、ｅＶ２＝μ２−Ｂ３゛である。■１を固定して■
２を可変としているが、Ｖ２を正または負方向に変化さ
せていくと、Ｂ２をＢ３、μ、に対して変化させること
ができる。常伝導体１０１と超伝導体１０２との間、あ
るいは超伝導体１０２と常伝導体１０３との間にはトン
ネル効果で移動する電子の数の差によって電流が流れる
が、これらの電流量はＶ２に応じて変化する。抵抗１０
７に流れる電流をＩとして、■とｖ２との関係について
説明を行う。
常伝導体１０１においてμｍ以下は電子の詰ったバンド
であり、μｍ以上はほぼ空席のバンドである。同様に常
伝導体１０３においてμ３以下は電子の詰ったバンドで
あり、μ３以上はほぼ空席のバンドである。超伝導体１
０２におけるエネルギーギャップを△２とすると、超伝
導体１０２ではμ２−Δ２以下に電子の詰ったバンド、
μ２＋Δ２以上にほぼ空席のバンドがある。
であり、μｍ以上はほぼ空席のバンドである。同様に常
伝導体１０３においてμ３以下は電子の詰ったバンドで
あり、μ３以上はほぼ空席のバンドである。超伝導体１
０２におけるエネルギーギャップを△２とすると、超伝
導体１０２ではμ２−Δ２以下に電子の詰ったバンド、
μ２＋Δ２以上にほぼ空席のバンドがある。
固定電位Ｖ１はμｍ−Ｂ３〈２Δ２を満足するように設
定する。すなわち、ｅＶ＋ ＜２Δ２となるように設
定する。ここで、ｖ２を変化させてＢ２を変えた場合、 μ２−Δ２〈Ｂ３かつμ２＋Δ２〉μ、のとき、常伝導
体１０１のフェルミ準位μ３、常伝導体１０３のフェル
ミ準位μ３と同準位のバンドが超伝導体１０２に存在し
ないため、電子がトンネルすることができず、常伝導体
１０１．１０３間を流れる電流■はほぼＯとなる。
定する。すなわち、ｅＶ＋ ＜２Δ２となるように設
定する。ここで、ｖ２を変化させてＢ２を変えた場合、 μ２−Δ２〈Ｂ３かつμ２＋Δ２〉μ、のとき、常伝導
体１０１のフェルミ準位μ３、常伝導体１０３のフェル
ミ準位μ３と同準位のバンドが超伝導体１０２に存在し
ないため、電子がトンネルすることができず、常伝導体
１０１．１０３間を流れる電流■はほぼＯとなる。
Ｂ３くμ２＋Δ２くμｍのとき、常伝導体１０１から超
伝導体１０２へ電子が移動し、かつ超伝導体１０２から
常伝導体１０３へ電子が移動するために、常伝導体１０
１．１０３間に電流が流れる。
伝導体１０２へ電子が移動し、かつ超伝導体１０２から
常伝導体１０３へ電子が移動するために、常伝導体１０
１．１０３間に電流が流れる。
第３図は電位Ｖ２と電流Ｉとの関係を示した説明図であ
る。このように、本素子はスイッチング素子としての性
質を示し、Ｖ２〈ｖ、＋Δ２ ／ ｅまたはＶ２ ＞Ｖ
＋ −Δ２ ／ ｅまでの電圧にたいして電流が流れる
。電圧ｖ２のわずかな変化により流れる電流を制御でき
るためにこの素子はトランジスタとして使用することが
でき、増幅作用を得ることができる。
る。このように、本素子はスイッチング素子としての性
質を示し、Ｖ２〈ｖ、＋Δ２ ／ ｅまたはＶ２ ＞Ｖ
＋ −Δ２ ／ ｅまでの電圧にたいして電流が流れる
。電圧ｖ２のわずかな変化により流れる電流を制御でき
るためにこの素子はトランジスタとして使用することが
でき、増幅作用を得ることができる。
第４図は本発明における超伝導トランジスタの別の実施
例を示したものである。１１１はＣｕ等の常伝導体、１
１２はＢ５ＣＣ０超伝導体、１１３はＣｕ等の常伝導体
である。超伝導体１１２はある１つの面において常伝導
体１１１と接合し、また別の１つの面において常伝導体
１１３と接合している。常伝導体１１３を接地し、常伝
導体１１１には抵抗１１４を介して定電圧源１１５を接
続する。超伝導体１１２には可変電圧源１１６を接続す
る。この場合も同様にスイッチング素子としての性質を
示す。また、本実施例では超伝導体としてＢ５ＣＣ０を
挙げたが、他のセラミクスまたは金属超伝導体でも同様
の効果がある。さらに、常伝導体としてはＣｕ以外の金
属やシリコンなどの半導体であってもよく、第１の常伝
導体と第２の常伝導体の種類を異ならしめることも可能
である。
例を示したものである。１１１はＣｕ等の常伝導体、１
１２はＢ５ＣＣ０超伝導体、１１３はＣｕ等の常伝導体
である。超伝導体１１２はある１つの面において常伝導
体１１１と接合し、また別の１つの面において常伝導体
１１３と接合している。常伝導体１１３を接地し、常伝
導体１１１には抵抗１１４を介して定電圧源１１５を接
続する。超伝導体１１２には可変電圧源１１６を接続す
る。この場合も同様にスイッチング素子としての性質を
示す。また、本実施例では超伝導体としてＢ５ＣＣ０を
挙げたが、他のセラミクスまたは金属超伝導体でも同様
の効果がある。さらに、常伝導体としてはＣｕ以外の金
属やシリコンなどの半導体であってもよく、第１の常伝
導体と第２の常伝導体の種類を異ならしめることも可能
である。
発明の効果
以上のように、本発明は、第１の常伝導体と第２の常伝
導体との間に電位差を与え、超伝導体の電位を変化させ
ることにより、前記第１の常伝導体と前記第２の常伝導
体との間に流れる電流量を制御することができ、消費電
力の小さなトランジスタを１是供することができる。
導体との間に電位差を与え、超伝導体の電位を変化させ
ることにより、前記第１の常伝導体と前記第２の常伝導
体との間に流れる電流量を制御することができ、消費電
力の小さなトランジスタを１是供することができる。
第１図は本発明の一実施例における超伝導トランジスタ
を用いた回路図、第２図は同超伝導トランジスタの動作
説明図、第３図は本発明の同超伝導トランジスタのＩ−
Ｖ特性図、第４図は本発明の異なる実施例における超伝
導トランジスタを用いた回路図である。 １０ Ｌ １１１−・−Ｃｕ常伝導体、１０２．１１
２・・・１３ＳＣＣＯ超伝導体、１０３．１１３・・・
Ｃｕ常伝導体、１０４．１０５・・・ＳｉＯ２絶縁膜、
１０６．１１５・・・定電圧源、１０８．１１６・・・
可変電圧源。
を用いた回路図、第２図は同超伝導トランジスタの動作
説明図、第３図は本発明の同超伝導トランジスタのＩ−
Ｖ特性図、第４図は本発明の異なる実施例における超伝
導トランジスタを用いた回路図である。 １０ Ｌ １１１−・−Ｃｕ常伝導体、１０２．１１
２・・・１３ＳＣＣＯ超伝導体、１０３．１１３・・・
Ｃｕ常伝導体、１０４．１０５・・・ＳｉＯ２絶縁膜、
１０６．１１５・・・定電圧源、１０８．１１６・・・
可変電圧源。
Claims (2)
- （１）超伝導体と、この超伝導体の一部に第１の絶縁層
を介して接合する第１の常伝導体と、前記超伝導体の別
の一部に第２の絶縁層を介して接合する第２の常伝導体
とからなり、前記第１の常伝導体に第１の電極を備え、
前記第２の常伝導体に第２の電極を備え、前記超伝導体
に電流制御用電極を備えたことを特徴とする超伝導トラ
ンジスタ。 - （２）超伝導体と、この超伝導体の一部に接合する第１
の常伝導体と、前記超伝導体の別の一部に接合する第２
の常伝導体とからなり、前記第１の常伝導体に第１の電
極を備え、前記第２の常伝導体に第２の電極を備え、前
記超伝導体に電流制御用電極を備えたことを特徴とする
超伝導トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63216594A JPH0265281A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 超伝導トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63216594A JPH0265281A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 超伝導トランジスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265281A true JPH0265281A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16690868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63216594A Pending JPH0265281A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 超伝導トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0265281A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0537031A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-12 | Nec Corp | 超伝導三端子素子 |
| WO2012003639A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Tian, Duoxian | Superconducting material and manufacturing method thereof |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63216594A patent/JPH0265281A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0537031A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-12 | Nec Corp | 超伝導三端子素子 |
| WO2012003639A1 (en) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Tian, Duoxian | Superconducting material and manufacturing method thereof |
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