约瑟夫森效应是什么(the Josephson Effect)？

约瑟夫森效应是成对电子通过放置在两个超导体之间的薄绝缘介质阻挡层的过程。库珀对电子通过隧道效应穿过绝缘层。当电流保持在特定水平以下时，即所谓的临界电流时，不会出现电压降恒定的正电压、交流电流以及电子通过时...

约瑟夫森效应是成对电子通过放置在两个超导体之间的薄绝缘介质阻挡层的过程。库珀对电子通过隧道效应穿过绝缘层。当电流保持在特定水平以下时，即所谓的临界电流时，不会出现电压降恒定的正电压、交流电流以及电子通过时产生的直流电都保持不变。这种效应在20世纪60年代早期由布赖恩D.约瑟夫森（Brian D.Josephson）提出，它被用来测量非常低的温度和约瑟夫森结电路，这种电路可以快速转换信号来存储数据。科学家用烧杯电子穿过显微镜下很薄的绝缘膜。约瑟夫森效应可以通过施加磁场来控制，这种磁场可以降低穿过势垒的超电流的强度。磁场被分数涡流阻止进入约瑟夫森结内部。电流强度在不同的点上上升和下降，同时磁场强度增强，允许信号通过和开关被控制。当超导体暴露在外时在直流电中，电子对在电磁波释放时通过一个屏障，从而产生少量的光而不是热。约瑟夫森效应也可以应用于在极冷条件下使用的无线电电子学，因为约瑟夫森结可以像电磁振荡传感器一样工作。基于这个结的电路也可以存储数据，而且可以制造成狭小的空间，因为它们非常高效，所以在计算机中使用是可能的。约瑟夫森效应发生在非常低的温度下，在接近零开尔文（约-460&；华氏度)。使用这种效应的系统可以松散地连接起来测量磁场。它们也可以作为发电机的一部分产生低水平的功率，这种发电机可以设计成可以在多个频率之间切换。如何使用约瑟夫森效应取决于工程师对量子物理的知识，它是通过使用各种复杂的数学公式。包含约瑟夫森结的仪器利用约瑟夫森效应进行精确的尺寸测量，放大电磁信号，并驱动快速的计算机。约瑟夫森隧道结比任何其他半导体开关转换信号都快。这样的系统可以在直流电或微波下工作因此超导体可以用于许多不同的计量和计算应用。

发表于 2020-09-18 07:07
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分类：科学教育

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