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[[File:超导器件1.jpg|缩略图|超导器件[http://file.elecfans.com/web1/M00/65/A7/pIYBAFusT6mAKExiAABiQJt7pZk817.jpg 原图链接][http://file.elecfans.com/web1/M00/65/A7/pIYBAFusT6mAKExiAABiQJt7pZk817.jpg 图片来源优酷网]]]
在电磁频谱的最低端，可用于极高精度的[[电流比较仪]]、极低温度的[[测温技术]]、[[地磁]]与[[生物磁测量]]、[[引力波探测]]等。

*中文名:[[超导器件]]

*外文名:superconductive device

*性    质:用超导体制成的固态电子器件

*作    用:可完成[[电子技术]]中最基本的功能

==简介==

在频谱的中段（射频至[[微波]]），可用于功率和衰减的精密测量、超导稳频腔、快速瞬态信号波形的精密测量、模拟－[[数字变换器]]、逻辑与存储用[[集成电路]]等。超导器件的工作频率一直可延伸到[[毫米波]]、[[红外波段]]，并用于高灵敏度探测和接收、宽带频率综合、[[激光频率]]下的精密测量、基础研究等方面。超导器件的功耗低、集成度高，在灵敏度、精度、响应速率、分辨能力等方面一般比室温下最优的其他同类器件至少高1～2个数量级。

超导器件的核心是[[超导隧道器件]]和[[超导量子干涉器件]]。

==超导隧道器件==

当两块超导体之间存在弱耦合构成结时，[[库柏电子]]对可以穿越其间的势垒层而形成隧道[[电流]]。因而，通过结区可以流过一定的直流电流，而器件两端的电压降为零；若电流超过某一临界值（通常在10-3～10-6安的范围内）,则器件两端呈现一定的电压降υ，流经结区的电流是高频振荡的形式，频率为2eυ/h(式中e为[[电子电荷]]，h为[[普朗克常数]])。1963年上述结论为实验证实。这种现象称为约瑟夫逊效应，或电子对隧道效应。

若结区两端的电压超过超导体能隙所对应的值，则电场能量足以拆散库柏电子对而形成[[准粒子]]。准粒子借助隧道效应通过势垒层的现象称为准粒子隧道效应。习惯上把[[电子]]对隧道效应和准粒子隧道效应合称超导隧道效应。利用这种原理制成的器件称为超导隧道器件，有时也称约瑟夫逊器件或约瑟夫逊结。上述器件按物理结构的不同，又可细分为[[隧道结]]、[[微桥结]]、[[点接解结]]等。

==超导量子干涉器件==

(SQUID) 　①直流SQUID：相当于采用超导环路将两个约瑟夫逊结并接起来，形成一种两端器件。在端电压降为零时,它所能通过的最大电流是穿过环路的磁通量的周期函数，周期φ0（等于2.07×10-15韦）称为[[磁通量子]]。由于φ0很小，这种周期性的关系为测量磁通提供了极其精密的分度。②射频SQUID:在这种结构中单个约瑟夫逊结为超导环路所短接，并将环路与射频偏置的槽路耦合从而获得电压响应。根据环路的电感和结的临界电流,可将射频SQUID的工作情况区分为不同的模式。SQUID结构是精密电磁测量的基础。

==可以制成的器件==

以超导隧道器件和SQUID为基本构件,可以制成检测、放大、逻辑、[[存储等器件]]。例如，将隧道结偏置在[[准粒子隧道效应]]伏安特性的非线性拐点附近，便成为[[检测器]]，响应率已接近量子极限（每输入一个光子即可产生一个电子）。目前研究工作集中于微波以上的频率，但音频下的响应率实际上与微波以上频率相同。在放大功能方面，SQUID放大器最接近于通常晶体管[[放大器]]的作用,并可提供噪声极低的功率增益。例如，将高灵敏度的直流SQUID与尺寸较大的但电感量极低的输入线圈紧耦合,利用输入信号对SQUID的[[临界电流]]作磁调制,便可达到这一目的。但放大器的带宽和动态范围等尚须改进。在逻辑功能方面，已采用超导器件制成与门、或门、非门。超导逻辑电路具有[[功率]]低、开关延迟时间小等优点。在超导环路中接入SQUID,利用环路捕获的磁通的量子化特性，可以制成[[随机存储器]]<ref>[[赵艳玲，张群，张仕海主编；王显炳，何晓明．电工电子技术：西南交通大学出版社，2015.08：第432页]]</ref> 。这种存储器的特点是，不进行读出或写入时器件内部功耗为零，而且是“永久性”的存储，运转速度极高（见超导性的微波应用）。


'''视频'''

'''又一新成果！超导量子芯片研发成功，或将超越超级计算机？'''

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==参考文献==
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[[Category:336 光；光學]]