JPS587926A - ジヨセフソン電源回路 - 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】 技術分野 本発明は、ジョセフソン効ｊ、Ｐｆ呈するデバイスを用
いた超伝導回路、より具体的にはジョセフソン負荷デバ
イスに供給されるゲート電流の電流調整を行なうだめの
回路に関する。

背景技術 電子回路に供給される電流及び電圧の調整は回路の設計
において重要な考慮すべき問題であり、単一のチップ又
は複数のチップの上に多くの同一の回路がを在する場合
には特にそうである。回路化製作するのに用１７″Ｉら
れる製）告力法によって、同一の！１′１性全イー］−
するデバイスが得られない場合がしばしくｌ、［あＫ）
Ｏ（ｌｔって十Φ々のデバイス・パラメータが回路−ｆ
−ノブ十にお・いて、又はチップ毎に変動寸、ろ事がし
ばしばある。同じチップ又は異なったチップ１の多くの
回路が同じ電流源又は電圧源から′市、勾４．　ｆｊ（
給されるので、デバイス・−ペラメータの変動（・−１
１、例えｔｉＦｌ路が互い１７（同ｌ〕ように動作する
よう（・ＣＧ−図され−Ｃいても、異なった。ふうにσ
の１乍する原因となイ）。

！侍（７こ／ヨセフソン・デバイス−ｅ　＋：＋」いた
、ｌＳ伝導回路は製１青王（」−に非常に依イ１件があ
り、多くのパラメータか、ｊ［造工程で用いられた特定
の」：程と共に変ｒ１′する。例えばジョセフソン・デ
バイス回路乙）トンネリング電流はトンネル障壁の厚さ
に明して指数関数的に変化し、捷だ用いた月利にも依存
する。トンネル障壁は非常に薄い（約５０オンゲスト［
コーム）ので、そのよう々障壁は再現性良く製作するの
が困難である。従って１つのチップ−トの、又は異な一
つだチップ１のジョセフソン・デバイスはしばしば−１
１”１１なった電流、密ＩＪけ１する。これらのデ・・
イスはしばしば同じ電流υ１１１．又（・１電圧蔚から
′１１Ｖ−υを１１（給さｔ上ｚ１ので、こＩ上らの・
々ラメータの変ｉ［ｉｂは動作４Ｓ「性：１５Ｋ　’ｈ
；　；’、Ｉ：　Ｚ＋　Ｉｔ；ｊ　ＩＩＪ　ｐ（ｌす、
ｉｌ゛ｒツで装置全体の動作に影響する、。

／トノセフソンＴｉ、　ｌ′ｌＩｃ、’を千Ｆ　１１’
　ｉ、ｌｌ、２間に重要であり１４つ７１′Ｌ源回路網
に１．・いて補ぜＶするのがＡｊｆｆシいパラメータと
盲われろが、他のパラメータもチップ全体にわた１）て
、又は°１−ツブｆｉｊにある動作の一様性に影響を与
えｉ！ｔイ、。−ぞヴ）３１：う々１山のパラメー　タ
には回１烙中のインピータンスｉｊに素の１１（抗生又
は抵抗飴及び電源回路網によって！Ｊえｒ−）７する’
ｉｌ’ｉ圧の変動がある。

ジョセフソン・デバイス回路のだめの電圧調整器は従Ｘ
Ｋｌ支ｉ１工ｊ（／ｉ″、４つ・いて公知であり、例え
ばＩＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌ　　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ
　　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、Ｖａｔ、　１９、蔦１、Ｊｕｎ
ｅ　１９７６．　ｐ　、ろ７０　　　　１及び米国勃’
４Ｆ第４０９２５５６号明細ｙ）を参照されたい。これ
らの７ＩＬ圧ＮＲ４目１ス器は典型的な場合にお（・・
）−Ｃ１各々がギャップ電圧Ｖ　　７Ｃスイツチさ７１
．た−ｊｔテ７ノ／・デバイスの直列接続さ扛たもので
４１・”−：）　ｏ　ｆｒ−７−・〈・イスのギャップ
電圧は全てのデバイスが同Ｕ　ｉｊＱ漬−１’、（’ｒ
で製作されるので等しく、従ってｔ：＋　６斤に１１確
な電圧ｎＶ　　が生じる。但しｎは調”修）侶中のジョ
セフソン・デバイスの数である。

′市川宿１（／こ並列に接続されたジョセフソン接合の
直列硝を用いたこｑ戸（りの調整器は電流言周整全行な
・）串はできない。２例えばある特定の電圧源から供給
される１Φ々の負荷デバイスのジョセフソン電流冨’Ｌ
Ｌがデバイス毎に変Ｉヒするとしても、前述の電圧調整
器は負荷条件の変化を補償しない。

極低温回路における温げ変化に関して調整全方えるよう
に設削された電流調整器が米国特許第５２０９１７２号
の明細書に記載されている。この７周整器において、超
伝導Ｉ科は正常金属を含む回路と電気的に並列になって
いる。温度が変化する時、・昭伝導体素イのｊ尺杭状態
が、タライオトロン・デバイスに制御電流として加えら
れ２）電流の情（／（＝　ｊｔ；響をもえるように変化
する。しかしこの回路は自ｆ１・１クライ第１・■１ン
に加えられるグー　１・電流の変化全油１′ｊへする事
はできない。この回路は単に温度変化に依存するｔｒｉ
ｌｌ呻電ｂ１１全１７えるだけであって、フライ第１・
［フン論理デバイスを製作するだめに用いた製造工程に
よって導入され／こ誤差は補ＩＥシない。

他の咽の電源回路が米Ｉ　ＴＸｌ　！１斤ｒ￥１：　？
＃５４０１２６４６号明細害に記載されている。との回
路において、「調整器」デバイスが、論哩回路に一定電
圧をカえるために、切間に発生した妨害信号を相段する
妨害信号−ｆＪうえるために用いられている。しかしこ
の回路辷Ｊ］−足のゲート電流を論理デバイスに供給す
るわけでも々〈１／こ、チップ全体にわたるゲート電流
の変化又はチップ毎のゲート電流の変化に敏感でもない
。

従って本発明の目的はジョセフソン・デバイス回路のだ
めの正確な電流調整器を提供する事である。

イ＼発明の一態様に」：れば、同じチップ又は異なった
チップ上に配置され／こゾヨセフソン負荷テバイスの、
々−めの電流調整器であって、負荷デバイスの臨界型と
イしにＢＪずろ負荷デバイス・＼のゲ−］・電流の比か
市確に押印１１さノ１．た装置が７ｊえられる。

本発明の１１１２の態様によれば、／ヨセフソン負荷デ
バイスを・製ｆｌするたぬ（ｌこ使われるのど同じ処理
−［７稈にｂ・いて同時に＆！！造しイ（Ｉるジョセフ
ソン調整器チー・イスを用いた、７ヨセフソン負荷テバ
イスの、〕こめの電（Ｍ　、１ｌＡＩ　Ｉ￥　Ｆｉ　カ
与えら：ＩＬ　６　。

本発明の他の態様に」、れば、同じもしくは異なつｆ、
−！ｉ’４７．胃電流を何し得る直列もしくは、１１列
に接続されＩｔ−；・ヨ＋フソン・デバイスより成り、
その回；−に（・こ＋）′；＃ｌｊｉされ／（７乏ヨセ
フソンＶ走荷デバイスにおけるいかなる型の変化も補償
するように用いられる調整器回路がりえられる。

発明の開／１り 印加電圧、ジョセフソン電流密度、抵抗値等のパラメー
タの変動に関してジョセフソン・デバイスを通る電流の
良好な調整を与える、相関電流、調整器を用いた電源回
路網を提示する。調整は、ジ（７） ヨ＋゛ノソン・デバイスがｒ：ｒ（ｉ−するチツフ用−
及び相’７４＊　ｋ；Ｌされたチップ間（でおいて１４
えら汎る。

’ｉｔ＝源回路網は（ＡＣ又はＯＣの）電圧ぶ、ジョセ
フソン［１φパ１゛デバイス、及び電圧源トンヨ士フソ
ンｈ荷テバイスどの間に配ｊｉ＜ｌｊさｎ／ｌｒ−相関
電流調整器から構Ｊ反さ）する。％１．１．ｌ整１！：
→邑、２つの％Ｉ、％々つだインピーダンスの４１Ｓ　
７，１１２　（Ｌ−，１１，つ少なくとも１つの超伏心
調整）１テテハイスを有し、１−記調整器デバイスの各
々には０１・列にインピーダンスが４’Ｈ続さ第１．る
。電蝕回路ア１４に印ｌｌ１１さＪまたｔ１Ｃ圧の大き
さにイ矢存して、調整器デバイスは調整１（：９回１烙
にイ・］加内的インピーダンスケ導するか又１’：ｌ　
；：第７．Ｉ　Ｊｊ’Ｇ器回１１猶に１・１１５１シす
るインピーダンスを・減少させるように順次に（−＝ｊ
勢される。

このようにしてジョセフソン負荷に供給される電流は特
定の範囲内にＩＩＬ：Ｉ’、’＋“さ７１−る。

電源とジョセフソン（４４−：ｆとの間に接続される電
流調整器回路は、インピーダンスが接続された少なくと
も１つの一周整器デバイスから１〕ｙる。このインピー
ダンスは、ト周整器デバイスの１ノ（態に依存して、選
択的に電線回路からジョセフソン負荷テバ（８） イスに接続される。良好な実施例では、調整器デバイス
は７′ヨセフソン電流を維持できるデバイステアって、
ＩＵ、−１合又は多重接合のジョセフソン・デバイスで
ある。６周整器デバイスはジョセフソン負肯−＼の電流
が変化すると共に順次にスイッチする。これは電源の見
る抵抗値全順次に変化させ、従って電源電圧が変化する
時に、ジョセフソン負荷を浦るＭ５．流は所定の範囲内
に保たれる。

直列接続の実施例では、調整器回路は、電源とゾヨセフ
ノン負荷デバイスとの間に直列に接続された調整器デバ
イスから成る。並列灰続の実施例では、調整器デバイス
は互いに並列に配置され、調整器デバイスの並列配列は
電源とジョセフソン負荷デバイスとの間の電流路に接続
される。

発明を実施するための最良の形態 一般にジョセフソン電流デバイスから成る負荷デバイス
は、負荷デバイスの誤動作を防ぐために、そこを通る電
流、がある特定の範囲内に保たれる必要がある。従って
負荷を流れるゲート電流■　は、１ｊ荷がその状態を明
り換える事なく取り吸える最大電流■　　以下にｉｌｉ
制御さ！１．なければならない。

これを達成すｚ−３たり）に、（曵輔市、圧■　を供給
する電圧源とジョセフソン１Ａ荷との間にＴｊｉ’、流
調整器回路が接続され２．。調整ｉＪ１．４−回路が少
なくとも１つの調整器デバイス（典ｌ〜目的にはジョセ
フソン・デバイス）及び田、′、Ｉ整、Ｌ％テバイスに
））１；列に接続された少々くとも１つの４１（抗から
成２）。印加電圧が変動する時、調整器デバイスは次々
に光なった電圧状態に（ＩＪｌＪ換り、電源（［１１路
をジョセフソン負荷に接続〕する回路にＩＩ（抗全導入
するか又は１［（杭を取り去る。

こうして、電源電圧が変動しても、ジョセフソン負荷に
供給される電ｂｉｔ、　Ｉ　　は特定の範囲内に維持さ
れる。

後で明らかに々る」、うに、本発明を実施する時、調整
器デバイスはラツチノ［ＩＪのデバイスでも又非ラツチ
型のデバイスのいずれでも良い。もしそれらがラッチ型
デバイスであれば、電源電圧が充分に低下して調整器デ
バイスのリセツ）・を引き起こすまで、ジョセフソン負
荷への電源回路中に伺加的抵抗が存続する。もし調整器
デバイスが非ラツチであれば、それらは回路バラ７〜り
によって決定される期間の間、負荷への電源回路中に抵
抗を導入する。いずれの鴨合もジョセフソン負荷へ供給
されるゲート電流■　の−周整が生じる。調軽の程度は
、ジョセフソン負荷に電流を供給する回路中に挿入も−
しくは除去のために設けられる調整器デバイス及び付加
的抵抗の数に依存する。これらの一般的な原理を念頭に
置いて、図面に記載された特定の実施例を説明する。

第１図は電源■　（図示せず）とジョセフソン負荷Ｑ１
との間に電流調整器回路網を用いた電源回路網の良好な
実施例を示す。電流調整器回路網１０は複数個の調整器
デバイスＪ１、Ｊ２、Ｊ３・・・Ｊｎから成る。調整器
デバイスＪ１〜Ｊｎは、典型的には低インピーダンス及
び高インピーダンスに対応する少なくとも２つの電圧状
態を有するジョセフソン・デバイスである。それらのジ
ョセフソン・デバイスは単一接合デバイス、多重接合デ
バイス・干渉装置、イン・ライン・ゲ−１・等であり得
る。第１図の実施例においてデバイスＪ１〜Ｊｎは同一
の特性を持ちｒ４Ｊる。例えば全ての調整器デバイスは
同一の臨界電流Ｉ／　　を持ち得る。

　Ｏ これは、デバイスＪ１〜Ｊｎが同一の製造工程で製作さ
れ、同一の形状等を持ち得る事を意味する。これと対照
的に第２図の回路の調整器デバイスＪ１〜Ｊ６は互いに
少し異なっているので臨界電流が異なる。

電源抵抗Ｒが示されているが、これは電源回路網の不可
欠の要素ではない。これは単にジョセフソン負荷デバイ
スＱ１に供給されるゲート電流■　の大きさをセットす
るために使われているだはである。Ｑｌはジョセフソン
効Ｍｌ−示すデバイスであって、例えば多重接合から成
る干渉装置であり得る。それは複数の状態を有し、従来
技術で周知のようにゲート電流■　及び外部制御信号の
印加に上ってそれらの状態の間で切り換わる事ができる
。デバイスＱ１の状態は電流Ｉ　の大きさ　　　　　Ｉ
に依存するので、デバイスＱ１の臨界電流　ｍ。

に関して工　の大きさ全精密に調整する事が重要である
。これは調整器回路１０によって達成される。但しデバ
イスＪ１〜Ｊｎの臨界電流１′　は　Ｏ ■　　よりも小さい。

動作時に、調整器デバイスＪ１がゼロ電圧状態の時は負
荷Ｑ１へ公称電流値Ｉ　が与えられる。

しかしながら、■　が増加する時導体１２によってデバ
イスＪ１に供給される電流が増加し、デバイスＪ１を電
圧状態に切り換える。これは高インピーダンス状態なの
で、電流■　はもはやデバイスＪ１に流れず、導体１４
を経てジョセフソン・デバイスＪ２に迂回する。但しデ
バイスＪ２はゼロ電圧状態にある。この電流は抵抗Ｒ及
び負荷　　Ｑｌｋ流れる前に、デバイスＪ２及び抵抗Ｒ
１ｉ流れる。従ってデバイスＪ１の電圧状態への切り換
わりは、負荷に電流Ｉｋ供給する電源回路に抵抗Ｒ１ｉ
導入する。抵抗Ｒ１の側部は、例えＶが増加したとして
も電流Ｉ　がある限界内に保だれる事を意味する。

調整器回路１０は抵抗Ｒ１に加えて抵抗Ｒ２、Ｒろ・・
・・Ｒｎから構成される。これらの抵抗Ｒ２〜Ｒｎは■
　の大きさに依存して電源回路網に次々と導入される。

例えばＶ　の大きさが増加し続けるならば、デバイスＪ
２にさらに多くの電流が流れ、Ｊ２を電圧状態へ切り換
える。この時、導体１２を流れる電流の殆んどがノーニ
ド１６に迂回され、ン１＾１整器デバイスＪ　３　ｆｃ
流れる。この電流は負荷Ｑ１を流れる前に抵抗Ｒ２及び
Ｒ１ｆｆ１通る。

これは負荷を通る電流■　をさらに調整するために電源
回路網に側部的ＩＮ（抗Ｒ１−１−Ｒ２が導入された事
を意味する。

以前に述べたように調整器デバイスＪ１〜Ｊｎの臨界電
流は第１図の回路では等しくできる。Ｊｌの状態が切り
換わる時、付加的な抵抗Ｒ１が電源回路網に導入され、
Ｊ２に供給される電流はとのデバイスをスイッチングさ
せるには不充分となる。Ｊ２に供給される電流がその状
態を切り換えるのに充分になるのはＶ　が増加し続ける
時だけである。その時、Ｊ２は状態が切り換わり、他の
抵抗Ｒ２ｉ電源回路網中に導入する。これはその時Ｊ３
に供給される電流がそれを電圧状態に切り換えるのには
不充分な手金意味する。再び、■が増加し続ける時だけ
、Ｊ６の状態を切り換えるのに充分な電流が供給される
。従って例え調整器デバイスＪ１〜Ｊｎが同一の特性を
持っていても、それらは電圧Ｖ　の値に依存して順次に
状態か切り換わる。当然の事ながら、Ｊ１〜Ｊｎは異な
った臨界電流を有し且つ依然としてこの順次のスイッチ
ング動作を行なう事もできる。

第２図は、ｕ１４整器デバイスＪ１、Ｊ２及びＪ３並び
に分流接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３から成る直列
接続の調整器回路１００回路図である。

電圧源（図示せず）は、調整器回路１０及び抵抗Ｒを経
てジョセフソン負荷Ｑ１に電源電圧Ｖ。

を供給する。第１図の実施例と同様に電源電圧ｖ８はＡ
Ｃ電圧でもＤＣ電圧でもよく、調整されていても又調整
されていなくてもよい。典型的な場合、■　は並列にい
くつかの負荷デバイスＱ１に供給される。この時、負荷
デバイスは同じチップ上にあっても、又異なるチップ上
にあってもよい。製造誤差を含む多くの要因により、抵
抗Ｒ及びジョセフソン電流密度Ｊ１等のパラメータが回
路毎に又はチップ旬に変化する事がある。従って、調整
器回路１０が有用になる。これは調＠器がそれらの変化
に対応して、電源電圧Ｖ　の変化に熱間係に負荷デバイ
スＱ１の各々に調整されたゲート電流Ｉｉ供給するから
である。

第１図の回路と対照的に第２図の調整器デバイスＪ１〜
Ｊ３は好丑しくは異なった特性、特に異なった臨界電流
を有する。Ｊｌの臨界電流は好ましくはＪ２の臨界電流
よりも小さく、Ｊ２の臨界電流はＪ５よりも小さい。例
えばジョセフソン負荷デバイスＱ１の臨界電流が１　　
であるとすると、　Ｏ 調整器デバイスＪ１〜Ｊ３の臨界電流は例えばそれぞれ
０１８Ｉ　　　、０．８２５Ｉ　　　及び０．８５　Ｉ
　ｍ　。

ｍｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｍ。

である。Ｑｌの公称ゲート電流バイアス・レベルは０．
７３　Ｉ　　　である。調整器デバイスＪ１〜Ｊ　０ 乙は順次にスイッチして、■　がＩｉ越えなｇ　　　　
　　ｍ。

いようにする。調整器デバイスＪ１〜Ｊ３が電圧状態に
切り換わる時、それに付属する分流抵抗が電源抵抗Ｒに
直列に接続され始める。分流抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は
調整器デバイス５１〜Ｊ６のスイッチング時に例えば０
．６１　　以下に■２　Ｏ が低下しないように選定されている。この動作は第１図
の回路に明して以前に説明したのと同じである。

第３図は、３つの調整器デバイスＪ１〜Ｊ３を用いた第
２図の回路に関する電流−電圧（１−Ｖ）曲線の１シー
である。Ｉ　　／Ｉ　　　が■　に対して描ｇ　　　　
　ｍｏ　　　　　　８ かれ、又■　及び■　がそれぞれ示されている。

ｓ　　　　　　　　ｇ これらの図からゲート電流■　が６５％のデユーティ・
ザイクルの間■　　以下且つ０．６Ｉ　　　以ｍｏ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｍ。

」二に保たれていることが明らかである。

より詳細に説明すると、デバイスＪ１〜Ｊ３がゼロ電圧
状態の時、電流■　は傾斜Ｒｉ有するｐ 曲線１８に従う。Ｊ１〜Ｊ３に関する臨界電流が上記の
通りであると仮定すると、■　が［］、８Ｉｍ。

を越える時、Ｊｌは電圧状態に切り換わり、Ｒ９と直列
にＲ１’を導入する。従って電流■　は急激に低下し、
傾斜Ｒ十Ｒ１ｆｆ１有する曲線２０で与えられる状態に
移る。

■　が増加を受け■　が０．８２５Ｉ　　　になるｇ　
　　　　　　　　　　　　　ｍ。

値になると、Ｊ２が電圧状態にスイッチしＲ１及びＲと
直列に抵Ｋ　Ｒ２ｆａ＝伺加側部。この時負荷Ｑｌに供
給される電流は急速に低下し、傾斜Ｒｐ＋Ｒ１＋Ｒ２ｆ
ｆ１有する曲線２２に従うようになる。

■　が０８５丁　　に等しくなるレベルまで電ｇ　　　
　　　　　　　　　ｍ。

圧■　が増加する時、Ｊ３が電圧状態に切り換り電源回
路に１３ｉ導入する。従って１　は、傾斜Ｒ＋Ｒ１−１
４２＋Ｒ３を有する曲線２４によつて与えられる値に急
速に低下する。

電源電圧が減少する時、調整器デバイスＪ６、Ｊ２、Ｊ
ｌはゼロ電圧状態にリセットして、回路から抵抗Ｒ，３
、Ｒ２及びＲ１ｆｆｉ除去する。Ｔ全Ｏ６■　　と１　
　との間に保つ事が望ましいので、ｍ　　ｏ　　　　　
　　　ｍ　　。

■　は第３図に示すＶ　　　と■　　　との間のＳ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｍｉｎ　　　　
　　ｍａＸ値を取り得る事が明らかである。これは調整
器回路１Ｇが設けられていない場合に可能が値よりも広
い範囲の値である。

第３図は調整されていない電源電圧波形■　及び６５ヂ
のデユーティ・ザイクルの鳴合のゲート電流波形■　を
示す。波形■　の前縁の変動２６ｇ　　　　　　　　　
　　　　　　ｇ は調整器デバイスＪ１〜Ｊ３がＲに直列（Ｃ導入される
時に発生する変動である。■　の波形において、後縁は
波形の前縁の変動２乙のような変動全示さない。こ７′
ＬはデバイスＪ１〜Ｊ３がラッチ型のデバイスであって
、ＡＣ波形Ｖ　が減少する１で電圧状態を維持するから
である。当然の車ではあるが、非ランチ型のデバイスを
用いる事も−できる。この場合、■　波形の後縁におい
ても同様の型の変動が見られるであろう。

第４図は印加された正弦的な電源波形■　に関するゲー
用・電流の相関された調整を示す。調整器は２つの調整
器接合Ｊ１及びＪ２ｉ含む。Ｊ周整器テバイスが電圧状
態に切り換わる時に１　波形において調節２８が起きる
。■　が狛の極性で増加する時、■　波形に変動３０が
現われる。このように■　の極性に無関係に電流■　の
調整が得られる。

第５図は、分流抵抗Ｒ１及びＲ２ｉ有する２つの調整器
デバイスＪ１及びＪ２かも構成される直列接続の調整器
１０’を示す。この例では調整された電圧■　（最大６
　ｍ　Ｖ　）が印ＩＪｔｌされる。電流Ｉｇは電源抵抗
Ｒｆ経てジョセフソン負荷デバイスＱｌに流れる。

こｎまでの調整器回路の実施例と対照的に、調整器デバ
イスＪ１、Ｊ２は各々それらに重ねられた導体３２及び
３４中のｆｆ１ｌｌ命１電流■　および′Ｉ′ｂ　　　
　　　　　、ｂ の印加によってバイアスされる。これらのバイアス電流
の存在はＪｌ及びＪ２の臨界電流が外部的に調整されイ
ｑる事を意味し、従って■　　、抵抗　Ｏ 及び電源電圧の変化（ｃ対してより以上の敏感さをＩｊ
える。

第５図の回路の動作は以前に説明したものと同一　であ
る。例えばＪｌのスイッチングはＲと直列に抵抗Ｒ１ｋ
導入し、Ｊ２のスイッチングは抵抗Ｒ２全導入する。

具体的な実施例において、Ｑｌの臨界電流は■　、Ｊｌ
の臨界電流は０．８１　　であり、Ｊ２の臨界　Ｏ 電流は０．９１　　である。Ｒ１は１０５Ω、Ｒ２Ｏ は１７ΩそしてＲは３２Ωである。

６　Ｉｌｌ　Ｖ　（最大）の印加電圧の場合のＶ　及び
■２の波形が第６図に示されている。もしＪｌ及びＪ２
がランチ型デバイスであればＩ　波形のチューディ・復
イクルが増加する事が、これから明らかである。その理
由は以下の通りである。即ち、Ｖ。

の値が増加する時Ｑ１に電流全供給する回路中にけ■く
　たけが存在する。これは小さな抵抗なので、■　の勾
配は急であり、急速に回路動作のだめのお容レベルに到
達する。

Ｊｌ及びＪ２のためにランチ型デバイスを用いた時には
他の利点が生じる。この場合、Ｒと直列に導入された側
内的抵抗Ｒ１及びＲ２は、波形■　の振幅が減少する時
により大きな抵抗を生じる。これは１　波形の傾斜が立
ち下り時において緩やかであることを意味する。こｆｔ
は「パンチ・スルー」の発生を減らすのに役立つ。但し
パンチ・スルーは、■　の立ち下り時間が急速な場合に
発生しやす−い好ましくない効果である。この効果にお
いて、■　が緩やかに減少しなければ、ジョセフソン・
デバイスはゼロ電圧状態にリセットしにくくなる。ラッ
チ型のデバイスが調整器デバイスとして用いられた時、
ｌ「Ｊｌ路に付加された抵抗は■　が減少する時に維持
されるので、■　の立ちｇ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｇ下
り時間は立ち」二り時間よりも長くなり、パンチ・スル
ーの起こりやすさは減少する。

第７Ａ図〜第７Ｃ図はジョセフソン電流密度Ｊ１の種々
の異なった値に関して、電源電圧■　の変化に対する電
流の調整全示している。これらの図対■を描いたもので
ある。これらの曲線を得るために、第５図の回路及び前
記の回路定数を用いた。

トンネル障壁を有するジョセフソン・デバイスの場合、
ジョセフソン電流密度は一般にトンネル障壁の製造工程
に依存する。さらにこれは、用いた材料及びトンネル障
壁の厚さに依存する。電流密度Ｊ　はトンネル障壁の厚
さに対して指数関数的に変化するので、厚さの小さな変
化はＩ　の大きな変化を生じ得る。従って多くの回路が
並列に同じ電源から給電される場合、例えジョセフソン
電流密度がチップ上で又はチップ毎に変化しても良好な
電流調整器がグー＋−電流全調整でき々けｉｌげならな
い。

第７Ａ図〜第７Ｃ図で、稠繻された６ｍＶの電圧が供給
される。第７Ａ図は電流密＋ｇＪ　　の公称値に関して
Ｉ−Ｖ曲線を示す。６　ｍ　Ｖにおいて動作点１＝０．
７３１　　　に関する曲線はＲ１＋Ｒｇ　　　　　　　
　　　ｎｌ　　０　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１）で定められろ傾斜を１する。

第７　Ｂ　ｌ”＜１はジョセフソン電流音度が１．５　
Ｊ　　まで増加した時のＩ−Ｖ曲線を示す。この図で動
作点はＶ　　＝−６ｍ　Ｖにおいて■　二０．６７　Ｉ
　　　でｇ　　　　　　　　　　　　　ｍ。

あるように増加している。この点は傾斜がＲに依存する
曲線上にある。

第７Ｃ図はジョセフソン電流密ＩＪＩが０．６７Ｊ１に
減ルした時のｌ−Ｖ曲線を示す。この場合、６ｍ　Ｖの
動作点はＩ　　＝０．７５Ｉ　　　を生じ、動作ｇ　　
　　　　　　　　　　　ｍ。

点は傾斜が５つの抵抗のｆｆ１Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒで定めら
れる曲線ヒにある。

、ンヨセフノン電流密ＩＷの変動全正確に考慮に入れた
調′に器回路を与える事は超伝導ジョセフソン論理回路
にとって非常に重要である。もしも抵抗（２３） Ｒが固定された飴全イ１゛するならば、調整器なしにＪ
ｌ又は■。１ｏの変動に関し−ＣＣゲート型流全補止す
るのは不１８旧ｉヒである。これい」１、製造誤差がチ
ップ上のデバイスｊＴｊに又はチップブσにＪ　及び■
１　　　　　　　　ｍ。

の変動を生じさせる■場合に特にそうである。

第８Ａ図及び第８１３図は、回１脩簡の抵抗率の変ｆヒ
を考慮に入れた回路の動作点の変化を示すだめのもので
ある。この場合の動作はジョセフノン電流密弔”Ｊ　の
変化する＋１．’ｌと同様である。即ち不発明の調整器
回路はチップｌ−，又はチッフ毎に変化し得るパラメー
タに無関係Ｖこゲ−１・ＴＩＬ流全特定の範囲内に保つ
ように良Ｉｆに動作する。これらのパラメータは製浩条
ｆｉｌに大きく依存するので、本発明の電流調整器は１
隻好な全体的マージンケ１うえる。

第８Ａ図及び第８Ｂ１ツ１は第５図の回路の動作から得
られたｌ−Ｖ曲線である。但し回路定数は前記の通りで
ある。

第８Ａ図で抵抗値は公称値の０７倍である。■−−−　
６　ｍ　Ｖの場合、動作点はＴ＝０．７１ｉ生ｇ　　　
　　　　　　　　ｍ。

しる。この動作点に関する曲線は電源回路網中の（２４
） 全直列抵１′Ａ−がＲ１＋Ｒ２＋Ｒであるようなもので
ある。

第８Ｂ図で抵抗値は公称値よりも大きくその１゜３倍で
ある。この時動作点は、Ｒだけが電源回路中に存在する
場合の曲線上であり、ゲート電流は０．７５１　　　で
ある。

本発明の電流調整器の動作は回路中を流れる電流の値に
依存するので、ゲ−１・電流の変動の原因に無関係ｖ′
Ｃそれらの変動を追跡する。このようにして、いかなる
原因によるパラメータの変動もこの、調整技術によって
補償される。

本発明を実施する時、負荷デバイスがジョセフソン・デ
バイスの場合は特に、ジョセフソン・デバイスが良好な
調整器デバイスである。例えば負荷デバイスは４接合干
渉装置で、調整器デバイスはろ接合干渉装置であり得る
。調整器デバイス及びジョセフソン負荷デバイスは同じ
工程で製造できるが、宣なった臨界電流金持たせる事も
できる。

例えば調整器・ジョセフ・ソ・ンパデバイ・スの形状ハ
、調整器デバイスの臨界電流がジョセフソン負荷デバイ
スの臨界電流よりも小さくなる様に、負荷デバイスと異
なった形状にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の良好な実施例の回路図、第２図は不発
明の他の実施例の回路図、第６図は未調整の電源波形Ｖ
　及びｉ周帖されたゲート電流■　及び１　と■　との
関係を示す図、ｇ　　　　　　　ｇ　　　　　８ 第４図は正弦減電、圧入力Ｖ　に関する調整器の出力を
示す図、 第５図は本発明の別の実施例の回路図、第６図は調整さ
れた電源電圧Ｖ　に対するゲート電流１　を示す図、 第７Ａ図、第７Ｂ図及び第７Ｃ図はジョセフソン′屯流
密ＩＷのｆ巾々のイ直に１列１するＴ　　／Ｉ　　　４
１７ｇ　　　　　　ｍｏ　　　　　　　ｓ の関係を示す図、 第８Ａ図及び第８１１図は抵抗値が変化する［１、腎の
電流調整を示す図である。 Ｊｌ、Ｊ２、Ｊろ、Ｊｎ・・・・ジョセフソン・デバイ
ス、■え１、Ｉえ２、Ｉ克３、Ｒ・・・・抵抗、■ｐ　
　　　　　　　　　　　　ｇ ・・・・ゲート電流、■　・・・・電源電圧、Ｑｌ・・
・Ｉ荷デバイス。 第３図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ジョセフソン負荷デバイスにゲート電＃Ｌｔ
   供給するだめの電源と、 上記電源及び上記ジョセフソン負荷デバイスに接続され
   、−４二記ゲート電流を所定の範囲内に維持するだめの
   調整器回路とを含み、 上記調整器回路が、少なくとも２つの状態を有しジョセ
   フソン電流の生じ得る少々くとも１つのジョセフソン調
   整器デバイス及び該デバイスに接続された抵抗から成り
   、 一ヒ記ゲート電流の大きさに依存して、上記調整器デバ
   イスの状態が切り換わる事により、上記抵抗を上記負荷
   に関して実質的に接続もしくは分離する事によって上記
   ゲート電流の大きさが制御されるように構成された ジョセフソン電源回路。
2. （２）上記抵抗が上記負荷に直列に接続され、上記調整
   器デバイスが上記負荷に直列に接続された特許請求の範
   囲第（１）項記載の電源回路。
3. （３）　　Ｊ−、Ｒ己調整器回路が」−記調整旨デバイ
   スを複数個含む特許請求の範囲第（１）項記載の電源回
   路。
4. （４）上記複数個の調整器デバイスが互いに並列に接続
   された特許請求の範囲第（３）項記載の電源回路。
5. （５）上記複数個の調整器デバイスが互いに直列に接続
   された特許請求の範囲第（３）ＴＩ′ｉ記載の電源回路
   。