Способ определения проводимости сверхпроводников второго рода в смешанном состоянии Советский патент 1980 года по МПК H01L39/06 

меняют параметры усилителей, например увеличивают величину коэффициента обратной связи донолнительного усилителя до момента начала режима самогенерации основного усилителя и измеряют величину коэффициента уснления дополнительного усилителя, произведение которой на крутизну вольтамперной характеристики основного усилителя соответствует значение проводимости образца.

На чертеже изображеиа блок-схема измерительного устройства.

Это устройство состоит из стандартной аппаратуры и включает в себя основной усилитель 1 с крутизной S А/В (определяют крутизну усилителя как величину, показывающую на сколько ампер изменяется выходной ток усилителя при изменении напряжения на его входе на 1 В), дополнительный усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления р, исследуемый сверхпроводник 3, находящийся в смещанпом состоянии, индикатор 4 коэффициента обратной связи и детектор 5 выходного тока.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Исследуемый образец служит нагрузкой основного усилителя 1. При достаточно малом коэффициенте обратной связи Л, который определяем как произведение

i.E5.p

в выходной цепи основного усилителя течет постоянный ток 1о, величина которого определяется смешением и питанием основного усилителя и выбирается меньще, чем критический ток нсследуемого сверхпроводника 3. При этом вихри в сверхпроводнике 3 находятся в положениях равновесия, в которых действующая на них сила Лоренца со стороны протекающего тока /о и сила пиннинга со стороны дефектов структуры сверхпроводника уравновешивают друг друга, т. е. вихри в сверхпроводнике не движутся и падения напряжения на сверхпроводнике нет. В этом свойстве необратимых сверхнроводников состоит существенная для всего способа измерения сторона явления пиннинга.

Описанное состояние сверхпроводника обеспечивает устойчивый режим всего измерительного устройства, в том смысле, что любые кратковременные флуктуации анодного тока основного усилителя 1 будут быстро затухать из-за наличия обратной связи по цепи сверхпроводник - дополнительный усилитель. Действительно, пусть в некоторый момент возникла кратковременная флуктуация выходного тока основного усилителя 1. Под действием этой флуктуации вихри в сверхпроводнике 3 начнут перемещаться к новому положению равновесия. В этом положении равновесия вихри вновь остановятся и падение напряжения

на сверхпроводнике исчезнет. Следовательно, ток в выходной цепи основного усилителя 1 после прекращения флуктуации и релаксации вихрей в равновесное положение должен вновь определяться лишь постоянным смещением и питанием основпого усилителя, т. е. ток в выходной цепи основного усилителя 1 вновь вернется к своему первоначальному значению /оИз общей теории усилителей с положительной обратной связью известно, однако, что такой режим работы усилителя с постоянным отрицательным смещением и положительной обратной связью будет осуществляться лпщь до тех пор, пока коэффициент обратной связи р, будет оставаться меньще проводимости а нагрузки, с которой снимается управляющее напряжение положительной обратной связи, т. е. в нащем случае, проводимость исследуемого сверхпроводника 3. Как только коэффициент обратной связи ц станет равным проводимости сверхпроводника а, т. е. при

5.р

все устройство переидет в неустойчивый режим работы, при котором любая флуктуация выходного тока основного усилителя 1 через цепь обратной связи сверхпроводник - дополнительный усилитель даст начало лавинообразному росту выходного тока основного усилителя 1. Предельная величина выходного тока /макс будет определяться нелинейными свойствами использованной аппаратуры и сверхпроводника.

Процедура измерения проводимости исследуемого сверхпроводника 3 должна поэтому состоять в следующем. Постепенно увеличиваем коэффициент обратной связи

-1 за счет увеличения крутизны основного усилителя 1 5 и (или) за счет увеличения коэффициента усиления дополнительного усилителя 2 р до того значения, при котором показание детектора 5 не изменится

скачком со значения /о до значения /максПри этом индикатор 4 коэффициента обратной связи прямо покажет значение проводимости исследуемого сверхпроводника 3. Были проведены измерения проводимости

сплава In-Bi (2,5%), изготовленного в виде прямоугольной пластины размером 15X1,5X0,028 мм, выполненной из поликристаллического холодно деформированного образца. Образец переходит в смешенное состояние в полях от О до 350 Гс в зависимости от температуры (фактор размагничивания у данного образца - 0,7).

Измерение проводимости реализовывалось с использованием в качестве дополнительного усилителя обратной связи стандартного операционного усилителя УТ-401 с коэффициентом усиления (3, изменяющимся плавно от 60 до 2800, что достигалось применением на выходе усилителя согласующего резисторного делителя напряжения.