JPH0546111B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0546111B2 JPH0546111B2 JP58145516A JP14551683A JPH0546111B2 JP H0546111 B2 JPH0546111 B2 JP H0546111B2 JP 58145516 A JP58145516 A JP 58145516A JP 14551683 A JP14551683 A JP 14551683A JP H0546111 B2 JPH0546111 B2 JP H0546111B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inductance
- current
- circuit
- superconducting
- josephson
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/805—Constructional details for Josephson-effect devices
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は超伝導回路、特に所要の電流位相特性
を有して広い電流範囲について利用することがで
きる非線形インダクタンス回路に関する。
を有して広い電流範囲について利用することがで
きる非線形インダクタンス回路に関する。
(b) 従来技術と問題点
超伝導状態におけるジヨセフソン効果は、ジヨ
セフソン素子として論理回路及び記憶装置に応用
されるとともに、磁束計、電圧標準、電磁波検出
及び温度計などさまざまな応用分野がある。これ
らの応用分野において１乃至２個のジヨセフソン
接合と超伝導インダクタンスとからなるループ構
造は基本的な構造の一つとなつている。
セフソン素子として論理回路及び記憶装置に応用
されるとともに、磁束計、電圧標準、電磁波検出
及び温度計などさまざまな応用分野がある。これ
らの応用分野において１乃至２個のジヨセフソン
接合と超伝導インダクタンスとからなるループ構
造は基本的な構造の一つとなつている。
第１図はこの種のループ構造の一例を示し、１
は鉛（Pb）系合金等の超伝導体よりなるループ
であつて下部電極となり、２は上部電極であつて
両電極間にジヨセフソン接合３及びこれより接合
面積が充分に大きいコンタクト接合４が形成され
ている。
は鉛（Pb）系合金等の超伝導体よりなるループ
であつて下部電極となり、２は上部電極であつて
両電極間にジヨセフソン接合３及びこれより接合
面積が充分に大きいコンタクト接合４が形成され
ている。
第１図のループ構造の等価回路は、第２図ａの
如く表わすことができる。図においてＪは前記ジ
ヨセフソン接合３、Ｌはループのインダクタンス
を表わす。このループ構造に流入出する信号電流
をＩ，Ｊを通ずる電流をIJ，Ｌを通ずる電流をIL
とし、ループを貫通する磁束をΦとすれば、ジヨ
セフソン接合Ｊの臨界電流値をIo、そのトンネル
酸化膜の両端の超伝導体の位相差をφ、磁束量子
をΦo（＝ｈ／2e＝2.07×10-15Wb）で表わして IJ＝Io sinφ (1) Φ＝Φo／2π×φ (2) なる関係から IL＝Φo／2πL×φ (3) となる。
如く表わすことができる。図においてＪは前記ジ
ヨセフソン接合３、Ｌはループのインダクタンス
を表わす。このループ構造に流入出する信号電流
をＩ，Ｊを通ずる電流をIJ，Ｌを通ずる電流をIL
とし、ループを貫通する磁束をΦとすれば、ジヨ
セフソン接合Ｊの臨界電流値をIo、そのトンネル
酸化膜の両端の超伝導体の位相差をφ、磁束量子
をΦo（＝ｈ／2e＝2.07×10-15Wb）で表わして IJ＝Io sinφ (1) Φ＝Φo／2π×φ (2) なる関係から IL＝Φo／2πL×φ (3) となる。
前記インダクタンスＬを
Ｌ＝Φo／2πIo (4)
に設定するならば前記式(3)より
IL＝Io×φ (5)
となり
Ｉ＝IJ＋IL＝Io（sinφ＋φ） (6)
と表わすことができる。
前記式(6)による信号電流Ｉと位相差φとの関係
を第２図ｂにＩ／Ioを横軸として示す。図におい
て曲線ａは式(2)によるIJ／Io、直線ｂは式(5)によ
るIL／Ioを示し、曲線ｃが式(6)によるＩ／Ioを表
わす。
を第２図ｂにＩ／Ioを横軸として示す。図におい
て曲線ａは式(2)によるIJ／Io、直線ｂは式(5)によ
るIL／Ioを示し、曲線ｃが式(6)によるＩ／Ioを表
わす。
このループ構造の微分インダクタンスは前記式
(2)より dΦ／dI＝Φo／2π×dφ／dI (7) であつて曲線ｃの微分勾配に比例して、ループの
位相差φの2πを周期とし低インダクタンス領域
Ａと高インダクタンス領域Ｂを含む非線形の応答
をする。
(2)より dΦ／dI＝Φo／2π×dφ／dI (7) であつて曲線ｃの微分勾配に比例して、ループの
位相差φの2πを周期とし低インダクタンス領域
Ａと高インダクタンス領域Ｂを含む非線形の応答
をする。
先に述べた如き応用分野においてこのループ構
造の非線形性の応用を試みる際に、インダクタン
スＬが前記の如く周期関数であるのみならず、領
域Ｂが領域Ａに比べて狭いために高インダクタン
スはごく狭い電流範囲に限られることはその応用
を甚だ困難なものとしており、より広い範囲の低
インダクタンス領域と高インダクタンス領域とを
得ることが必要とされている。
造の非線形性の応用を試みる際に、インダクタン
スＬが前記の如く周期関数であるのみならず、領
域Ｂが領域Ａに比べて狭いために高インダクタン
スはごく狭い電流範囲に限られることはその応用
を甚だ困難なものとしており、より広い範囲の低
インダクタンス領域と高インダクタンス領域とを
得ることが必要とされている。
(c) 発明の目的
本発明の目的は、広い電流範囲についてインダ
クタンスの非線形性を利用することが可能な所要
の電流位相特性を有する超伝導回路を提供するこ
とにある。
クタンスの非線形性を利用することが可能な所要
の電流位相特性を有する超伝導回路を提供するこ
とにある。
(d) 発明の構成
本発明の前記目的は、２個以上ｎ個のジヨセフ
ソン接合と２個以上ｎ個の超伝導インダクタンス
と外部回路に接続する一対の終端を有する超伝導
回路であつて、該ｎ個のジヨセフソン接合の一端
は一つの終端に接続しかつ第ｋ（１≦ｋ≦ｎ−１）
番目のジヨセフソン接合の他端と第ｋ＋１番目の
ジヨセフソン接合の他端は第ｋ＋１番目の超伝導
インダクタンスを介して接続しかつ第ｎ番目のジ
ヨセフソン接合の他端は他の一つの終端に接続す
るはしご形回路を形成し、第１番目のジヨセフソ
ン接合の他端と前記一つの終端の間に第１番目の
超伝導インダクタンスを含む分路を有する超伝導
回路により達成される。
ソン接合と２個以上ｎ個の超伝導インダクタンス
と外部回路に接続する一対の終端を有する超伝導
回路であつて、該ｎ個のジヨセフソン接合の一端
は一つの終端に接続しかつ第ｋ（１≦ｋ≦ｎ−１）
番目のジヨセフソン接合の他端と第ｋ＋１番目の
ジヨセフソン接合の他端は第ｋ＋１番目の超伝導
インダクタンスを介して接続しかつ第ｎ番目のジ
ヨセフソン接合の他端は他の一つの終端に接続す
るはしご形回路を形成し、第１番目のジヨセフソ
ン接合の他端と前記一つの終端の間に第１番目の
超伝導インダクタンスを含む分路を有する超伝導
回路により達成される。
(e) 発明の実施例
以下本発明を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
第３図ａは先に説明したループ構造と同様の構
成のループ構造の等価回路、ｂは電流比Ｉ／Ioと
位相差φとの関係を示す図である。なお本引用例
においては前記例と同様の符号に添字１を付記す
る。
成のループ構造の等価回路、ｂは電流比Ｉ／Ioと
位相差φとの関係を示す図である。なお本引用例
においては前記例と同様の符号に添字１を付記す
る。
本引用例においてはインダクタンスL1を
L1＝Φo／√2πIo1 (8)
としており、その結果前記例より直線b1に示す電
流Ｉ L1が増加している。なおこの場合には信号
電流I1に曲線c1に見られる如く履歴現象が現われ
る。
流Ｉ L1が増加している。なおこの場合には信号
電流I1に曲線c1に見られる如く履歴現象が現われ
る。
次に第４図ａに示す如く前記回路に直列に前記
L1と同一インダクタンスのL2を接続すれば、電
流I1′は第４図ｂにおいて前記曲線c1と直線b1とか
ら曲線ｄで表わされる。
L1と同一インダクタンスのL2を接続すれば、電
流I1′は第４図ｂにおいて前記曲線c1と直線b1とか
ら曲線ｄで表わされる。
更に第５図ａに示す如く第４図ａに示した回路
に第２のジヨセフソン接合J2を並列に接続する。
ただし、第２のジヨセフソン接合J2の臨界電流
Io2をIo1の1/2とする。
に第２のジヨセフソン接合J2を並列に接続する。
ただし、第２のジヨセフソン接合J2の臨界電流
Io2をIo1の1/2とする。
この場合の電流I2と位相差φ2との関係は第５図
ｂにおいて、前記曲線ｄとIJ1を表わす曲線ｅと
から曲線ｆで表わされる。本実施例においては電
流I2に対して、低インダクタンス領域Ａと高イン
ダクタンス領域Ｂとがほぼ同じ電流幅で得られ
る。また電流位相関係は4πの周期関数となるた
めに位相に対しても広い範囲でインダクタンス変
化を利用できる。
ｂにおいて、前記曲線ｄとIJ1を表わす曲線ｅと
から曲線ｆで表わされる。本実施例においては電
流I2に対して、低インダクタンス領域Ａと高イン
ダクタンス領域Ｂとがほぼ同じ電流幅で得られ
る。また電流位相関係は4πの周期関数となるた
めに位相に対しても広い範囲でインダクタンス変
化を利用できる。
第６図に示す如くインダクタンスとジヨセフソ
ン接合を更に多段に接続し、各定数を選択するこ
とによつて、所要の非線形インダクタンス特性を
充分な精度をもつて実現することが可能である。
ン接合を更に多段に接続し、各定数を選択するこ
とによつて、所要の非線形インダクタンス特性を
充分な精度をもつて実現することが可能である。
以上説明した本発明による非線形インダクタン
ス回路は例えば下記の如く応用することができ
る。
ス回路は例えば下記の如く応用することができ
る。
第７図ａは本発明を応用して信号電流の伝送を
制御する回路の例を示し、図中Ｃは本発明による
非線形インダクタンス回路、LTは変成器、Loは
変成器LTの１次側のインダクタンスを示す。図
に示す回路の入力端子１１より、信号電流Icに重
畳してオフセツト電流Ioffを入力する。
制御する回路の例を示し、図中Ｃは本発明による
非線形インダクタンス回路、LTは変成器、Loは
変成器LTの１次側のインダクタンスを示す。図
に示す回路の入力端子１１より、信号電流Icに重
畳してオフセツト電流Ioffを入力する。
非線形インダクタンス回路Ｃに第７図ｂの曲線
に示す如き電流位相特性を与えて、回路Ｃに通ず
るオフセツト電流Ioffの２値選択によつて信号電
流Icの動作点を低インダクタンス領域Ａ又は高イ
ンダクタンス領域Ｂ内に設定することにより変成
器LTの１次側を通ずる信号電流、従つて変成器
LTの２次側に伝送される信号電流が制御される。
に示す如き電流位相特性を与えて、回路Ｃに通ず
るオフセツト電流Ioffの２値選択によつて信号電
流Icの動作点を低インダクタンス領域Ａ又は高イ
ンダクタンス領域Ｂ内に設定することにより変成
器LTの１次側を通ずる信号電流、従つて変成器
LTの２次側に伝送される信号電流が制御される。
更に第８図は信号電流の閾値との大小を弁別す
る回路の例を示す。本発明による非線形インダク
タンス回路Ｃを前記閾値において低インダクタン
ス領域より高インダクタンス領域に移行する様に
設定して、これをジヨセフソン接合Joのインダ
クタンスがLoであるコントロールゲート回路に
並列に接続する。信号電流が閾値より小である場
合にはコントロールゲート回路側の電流が抑制さ
れて弁別動作の安定性が向上し、例えば雑音等に
よる誤動作を防止することができる。
る回路の例を示す。本発明による非線形インダク
タンス回路Ｃを前記閾値において低インダクタン
ス領域より高インダクタンス領域に移行する様に
設定して、これをジヨセフソン接合Joのインダ
クタンスがLoであるコントロールゲート回路に
並列に接続する。信号電流が閾値より小である場
合にはコントロールゲート回路側の電流が抑制さ
れて弁別動作の安定性が向上し、例えば雑音等に
よる誤動作を防止することができる。
(f) 発明の効果
以上説明した如く本発明によれば、所要の電流
位相特性をもつて低インダクタンス領域と高イン
ダクタンス領域とが充分な電流幅で設定された非
線形インダクタンスが実現されて、これを多くの
超伝導回路に応用することが可能となる。
位相特性をもつて低インダクタンス領域と高イン
ダクタンス領域とが充分な電流幅で設定された非
線形インダクタンスが実現されて、これを多くの
超伝導回路に応用することが可能となる。
第１図はジヨセフソン接合とインダクタンスと
からなるループ構造の例を示す平面図、第２図ａ
はその等価回路、ｂはその電流位相特性を示す
図、第３図ａ及びｂは前図とはインダクタンスの
異なる等価回路及び電流位相特性を示す図、第４
図ａ及びｂはループ構造に直列にインダクタンス
を接続した等価回路及びその電流位相特性を示す
図、第５図ａは本発明の一実施例の等価回路、ｂ
はその電流位相特性を示す図、第６図は本発明の
実施例の一般化された等価回路を示す図、第７図
ａは本発明の応用例を示す等価回路図、ｂはその
動作説明図、第８図は他の応用例を示す等価回路
図である。 図において、１は下部電極となるループ、２は
上部電極、３はジヨセフソン接合、４はコンタク
ト接合、Ｊ，Jo，J1乃至Jnはジヨセフソン接合、
Ｌ，Lo，L1乃至Lnはインダクタンスを表わす。
からなるループ構造の例を示す平面図、第２図ａ
はその等価回路、ｂはその電流位相特性を示す
図、第３図ａ及びｂは前図とはインダクタンスの
異なる等価回路及び電流位相特性を示す図、第４
図ａ及びｂはループ構造に直列にインダクタンス
を接続した等価回路及びその電流位相特性を示す
図、第５図ａは本発明の一実施例の等価回路、ｂ
はその電流位相特性を示す図、第６図は本発明の
実施例の一般化された等価回路を示す図、第７図
ａは本発明の応用例を示す等価回路図、ｂはその
動作説明図、第８図は他の応用例を示す等価回路
図である。 図において、１は下部電極となるループ、２は
上部電極、３はジヨセフソン接合、４はコンタク
ト接合、Ｊ，Jo，J1乃至Jnはジヨセフソン接合、
Ｌ，Lo，L1乃至Lnはインダクタンスを表わす。
Claims (1)
- １ ２個以上ｎ個のジヨセフソン接合と２個以上
ｎ個の超伝導インダクタンスと外部回路に接続す
る一対の終端を有する超伝導回路であつて、該ｎ
個のジヨセフソン接合の一端は一つの終端に接続
しかつ第ｋ（１≦ｋ≦ｎ−１）番目のジヨセフソ
ン接合の他端と第ｋ＋１番目のジヨセフソン接合
の他端は第ｋ＋１番目の超伝導インダクタンスを
介して接続しかつ第ｎ番目のジヨセフソン接合の
他端は他の一つの終端に接続するはしご形回路を
形成し、第１番目のジヨセフソン接合の他端と前
記一つの終端の間に第１番目の超伝導インダクタ
ンスを含む分路を有することを特徴とする超伝導
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145516A JPS6037182A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 超伝導回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58145516A JPS6037182A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 超伝導回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037182A JPS6037182A (ja) | 1985-02-26 |
| JPH0546111B2 true JPH0546111B2 (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=15387037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58145516A Granted JPS6037182A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 超伝導回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037182A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5515111A (en) * | 1978-07-15 | 1980-02-02 | Dainippon Printing Co Ltd | Photosensitive solution composition for resin gravure plate |
| JPS5866419A (ja) * | 1981-10-16 | 1983-04-20 | Hitachi Ltd | 超電導回路 |
| JPS58111532A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Hitachi Ltd | 超電導スイツチ回路 |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP58145516A patent/JPS6037182A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037182A (ja) | 1985-02-26 |
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