Мера напряжения на основе эффекта джозефсона Советский патент 1979 года по МПК H01L39/22 

(54) МЕРА НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА ДЖОЗЕФСОНА .

Изобретение относится к области свер проводниковых устройств и может быть использовано для точных электрических измерений. Известна мера напряжения fll которая содержит переход Джозефсона, регулируемый источник постоянного тбка, генератор СВЧ, куль - индикатор и делитель напряжения из двух резисторов. В такой мере напряжения для получения высокостабильного напряжения используется вольтамперная характеристика riiepexoAa Джозефсона, помешенного в электромагнитное поле СВЧ. Эта характе ристика имеет участки (ступени),с нулевым дифференциальным сопротивл(евием,, напряжение которых определяется выражениемN Л) п ; где П - целое число; Фо - 2,О68051 lA- квант магнитного потока; частота облучения. Таким образом стабильность йдоряЖе-; ния на переходе Джозефсона определяете стабильностью частоты облучения. Максимальное напрйжениё на переходе Джозефсона N|i заврсит от числа ступеней И в известной мере составляет единицы милливольт. Для получения напряжений ва. уровне одного вольта применяются делитель напряжеввя и нуль - индикатар. Кроме того, известна мера напряжения ва основе аффекта Джозефсона 2| , которая по совокупности существеннь1х признаков принята за прототип . Известная мера на оснрве аффекта Джозефсона содержит Джозефсона, соединенный гальванической связью с источником постоянного тока и емкостной связью с генератором CJ34. В этой мере напряжения высокостабильным опорным напряжением являет ся напряжение fl-ой ступени на вольгамперной характеристике перехода Джозефсона облучаемого алектромагнитной

3G7

энергией СВЧ. Значение этого напряжения составляет единицы милливольт, и для получения напряжения на уровне вольта применяется компараторная система, содержащая два резистора с постоянным отношением, источник постоянного тока и нул ь - индикатор.

Точность и стабильность выходного напряжения определяется максимально возможным для использования напряжением на переходе Джозефе она, максимальное значение которого зависит от технологии изготовления перехода Джозефсона и ширины энергетической щели, используемых для изготовления перехода Джозефсона сверхпроводников, чувствительностью нуль - индикатора и погрешностью калибровки и стабильностью отношения резисторов.

Недостатком известной меры напряжения, являете я недостаточно высокая точность выходного напряжения.

Цель изобретения - повьш1ение точности выходного напряжения меры напряжения на основе эффекта Джозефсона.

Поставленная цель достигается тем, что данная мера напряжения снабжена включенной параллельно переходу Джозефсона цепочкой, состоящей из последовательно соединенных измерителя величийы постоянного тока с нулевым внутренним сопротивлением и выходного резистЬрй, с которого снимается напряжение.

Измеритель величины постоянного Toifca калибруется током, протекающим по этой цепочке, причем для калибровки используется разность напряжений ступеней, лежащих на противоположных ветвях вольт-амперной характеристики. , ;Это позволяет использовать напряжение на переходе Джозефсона, в два раза большее, чем в известной мере напряжения, что дает возможность увеличить точность выходного напряжения.

На чертеже изображена схема предлагаемой меры напряжения на основе эффекта Джозефсона.

Данная мера содержит регулируемый источник П(эстоянного тока 1, гальва нйчески связанный с измерителем постоянного тока 2 и переходом Джозефсона 3, который емкостной связью связан с генератором СВЧ 4. К измерителю постоянного тока 2 и переходу Джозефсона 3подсоединен выходной резистор 5,

Предлагаемая мера напряжения работает следующим образом.

24

Сначала калибруется измеритель потоянного напряжения, состоящий ji3 изерителя тока 2 и резистора 5. Для того регулировкой тока смещения от сточника тока 1 через переход Джозефона 3, помещенный во внешнее СВЧоле генератора СВЧ 4 на вольт-амперой характеристике перехода выбирается T, -ар ступень и отмечается показание Ау1 измерителя постоянного тока 2. атем регулировкой тока смещения источником тока 1 на вольт-амперной характеристике выбирается другая т-ая ступень и отмечается показание А измерителя тока 2. Цена деления измерителя постоянного напряжения определяется как

n-m

: . как ступени И и VrL можно выбрать на ветвях вольт-амперной характеристики противоположной полярности, то разность высокостабильных напряжений 1 V iv( , используемая для калибровки, окажется примерно в два раза больше напряжения V , используемого в известных мерах. При этом погрешность калибровки соответственно снижается.

После калибровки регулировкой тока источника 1 по показаниям измерителя тока 2 на выходном резисторе 5 устанавливается требуемое выходное напряжения БЫЧЧувствительность и линейный динамический диапазон измерителя постоянного тока 2, а также величина и стабильность сопротивлейия резистора 5 должны соот ветствовать требуемой точности меры.

Использование для .калибровки напряжения на переходе Джозефсона, в два раза большего, чем в известной мере, дает возможность вдвое повысить точность выходного напр1яжения. рмула изобр.етения

Мера напряжения на основе эффекта Джозефсона, содержащая переход Джезефсона, соединенный гальванической связью с источником постоянного тока и ёмкостной связью с генератором СВЧ, отлича-ющаяся тем, что, с целью повьш1ения. точности выходного напряжения, она снабжена включенной параллельно переходу Джозефсона цепочкой, состоящей из последовательно соединенных измерителя величины постоянного тока с нулевым внутренним сопротивлением и

выходного резистора, с которого снимается напряжение. 567164 Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе 1,3.K-Harve /. Cr-aoprenic ас- loseption emf 51агк агб Usin a Superccun2auctAnor Current Coimparator, АЛе1 оКо fia , 2 .ffyi p.p. 4 54,19 7 6 Г. a.v.Kore et dt.crsooibmc voetocre standard at PTB. Proc .Eoiris. Franc,19T5,p.p448-264 (прототип).