Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Сверхпроводниковый транзистор, содержащий подложку с нанесенной пленкой сверхпроводника, электрод затвора из металла, размещенный над сверхпроводником на изолирующей прослойке, отличающийся тем, что на слой металла затвора нанесен слой диэлектрика и инжектирующий сверхпроводниковый слой, между инжектирующим сверхпроводниковым слоем и слоем металла затвора создается электрическое поле, а источник тока подключен и пленке сверхпроводника.

Текст

Изобретение относится к электронике и предназначено для преобразования электрических сигналов в миниатюрных малошумящих электронных устройствах. Известен (Патент Японии по заявке №1 - 170080, кл. H01L39/22, 29/78, Бюл. №9, 1990) сверхпроводниковый полевой транзистор. Транзистор выполнен на полупроводниковой подложке, на поверхность которой нанесен сверхпроводниковый слой. На слое на промежуточном диэлектрическом слое создан электрод. Изменение электрического поля, созданного между сверхпроводниковым слоем и электродом, управляет концентрацией носителей заряда в сверхпроводниковом слое, управляя тем самым переходом слоя из сверхпроводникового состояния в несверхпроводниковоеи обратно и током через слой. Поскольку, в отличие от традиционных приборов на эффекте Джозефсона или на эффекте близости в сверхпроводнике, здесь непосредственно используется ток, протекающий через сверхпроводник, это позволяет пропускать через прибор достаточно большие токи, плотность которых достигает критической. Известен (Патент Японии по заявке №1 169980, кл. H01L39/22, 29/267, 29/72, Бюл. №9, 1990) сверхпроводящий прибор. Слой базы, сформированный на слое базы, выполнен из сверхпроводящего материала YBa2Cu3O7 - d, ширина запрещенной зоны которого больше, чем у Pb, из которого выполнен слой. Когда инжектированные квазичастицы попадают из базового слоя в базу, они ускоряются разностью потенциалов, возникающей благодаря разной ширине запрещенных зон (D2' > D2) до высокой скорости. Благодаря этому рабочая скорость возрастает без снижения напряжения пробоя между коллектором и эмиттером. Недостатком этих устройств является то, что они не позволяют оптимизировать управление концентрацией и распределением по энергии носителей заряда в сверхпроводниковом спое. Известен сверхпроводниковый транзистор (Патент Японии по заявке №63 - 211688, кл. H01L39/22, Бюл. №16, 1989, с.105). Транзистор содержит барьерный слой, через который может протекать туннельный ток между двумя сверхпроводниковыми пленками, и электрод для создания в барьерном слое электрического поля, так что напряжение на электроде управляет высотой потенциального барьера для туннельного тока в слое, изменяя тем самым величину туннельного тока. Изменение электрического поля в слое изменяет концентрацию носителей заряда в барьерном слое. При этом изменяется туннельное сопротивление границ кристаллических зерен. Таким образом, получен переключающий прибор с тремя выводами, близкий по свойствам к полупроводниковому транзистору и способный работать с источником питания постоянного тока. Недостатком транзистора является то, что в исходном состоянии он не может иметь в выходной цепи сопротивление равное нулю и управлять сигналами большой мощности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является сверхпроводниковый транзистор, содержащий подложку, с нанесенной пленкой сверхпроводника из Nd1+xBa2-x Cu3O7 - d. Транзистор имеет электрод затвора из металла, размещенный над сверхпроводником на изолирующей пленке, толщина которой достаточна для туннелирования носителей из части затвора. По обеим сторонам от части затвора расположены электроды истока и стока. При подаче напряжения на электрод затвора происходит инжекция носителей в сверхпроводник через изолирующую пленку под частью затвора, что вызывает изменение концентрации носителей в сверхпроводнике между истоком и стоком и изменение температуры сверхпроводящего перехода, что обеспечивает модуляцию сверхпроводимости. Недостатком известного устройства является невозможность оптимизировать управление концентрацией и распределением по энергии носителей заряда в сверхпроводниковом слое изза отсутствия специального инжектирующего сверхпроводникового слоя. В основу изобретения поставлена задача создания сверхпроводникового транзистора, имеющего оптимизированное управление концентрацией и распределением по энергии носителей заряда в сверхпроводниковом слое. Поставленная задача решается тем, что транзистор содержит подложку с нанесенной пленкой сверхпроводника, электрод затвора из металла, размещенный над сверхпроводником на изолирующей прослойке; причем на слой металла затвора нанесен слой диэлектрика и инжектирующий сверхпроводниковый слой, между инжектирующим сверхпроводниковым слоем и слоем металла затвора создается электрическое поле, а источник тока подключен к пленке сверхпроводника. Сверхпроводниковый транзистор содержит подложку 1 с нанесенной пленкой сверхпроводника 2, электродзатвора 4 из металла, размещенный над сверхпроводником на изолирующей прослойке 3, на слой. металла затвора 4 нанесен слой диэлектрика5 и инжектирующий сверхпроводниковый слой 6, причем между инжектирующим сверхпроводниковым слоем б и слоем металла затвора 4 создается электрическое поле, а источник тока (на чертеже не указан) подключен к пленке сверхпроводника 2. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство работает следующим образом. В пленку сверхпроводника 2 подаем электрический ток, причем величина тока равна или превышает величину критического тока сверхпроводника. Таким образом мы попадаем в область вольт-амперной характеристики сверхпроводника, в которой при увеличении тока изменяется сопротивление сверхпроводника в процессе его перехода в нормальное состояние. Создаем электрическое поле между инжектирующим сверхпроводниковым слоем 6 и слоем металла затвора 4, из инжектирующего сверхпроводникового слоя в слой металла затвора 4 и в пленку сверхпроводника 2 инжектируются неравновесные квазичастицы и неравновесные фононы, их инжекция приводит к изменению сопротивления пленки сверхпроводника 2, и следовательно, к изменению величины тока, протекающего через пленку сверхпроводника 2. Таким образом, изменяя электрическое поле между инжектирующим сверхпроводниковым слоем 6 и слоем металла затвора 4 (во входной цепи сверхпроводникового транзистора), мы управляем изменением сопротивления и тока сверхпроводника 2 (выходной цепи сверхпроводникового транзистора). На фиг.2 изображена зависимость мгновенного коэффициента усиления по мощности описанного сверхпроводникового транзистора от величины тока во входной цепи. Здесь мгновенный коэффициент усиления по мощности определяется как отношение модуля приращения мощности в выходной цепи к модулю приращения мощности во входной цепи транзистора h = |dPвых|/|dpвх| при каком-то значении тока во входной цепи. Заявляемое устройство может быть изготовлено как в лабораторных условиях, так и в промышленных.

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Rudenko Eduard Mykhailovych, Shaternyk Volodymyr Yevhenovych

Автори російською

Руденко Эдуард Михайлович, Шатерник Владимир Евгеньевич

МПК / Мітки

МПК: H01L 39/22

Мітки: hадпровідhиковий, траhзистор

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/2-25372-hadprovidhikovijj-trahzistor.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Hадпровідhиковий траhзистор</a>

Подібні патенти