超导电子技术及其应用PDF电子书下载

第一章 超导的基本特征 1

1.1 超导的历史和现状 1

1.1.1 超导的历史 1

1.1.2 超导的研究现状 2

1.2 超导的基本电现象 2

1.2.1 超导体的发现及其临界温度 2

1.2.2 临界磁场与临界电流 5

1.2.3 迈斯纳效应 7

1.3 超导电性 11

参考文献 12

第二章 超导现象的宏观及微观解释 13

2.1 超导现象的宏观解释 13

2.1.1 二流体模型 13

2.1.2 伦敦方程 14

2.1.3 超导平板的磁场和电流分布 19

2.1.4 超导体磁性质的两种描述观点 21

2.2 超导现象的微观解释 22

2.2.1 BCS理论 22

2.2.2 高温超导体的部分微观理论 24

参考文献 25

第三章 约瑟夫森效应 27

3.1 单电子隧道效应 27

3.1.1 正常金属隧道效应 28

3.1.2 超导体和正常金属间隧道效应 29

3.1.3 超导体单电子隧道效应 31

3.2 约瑟夫森理论 34

3.2.1 约瑟夫森方程 34

3.2.2 直流约瑟夫森效应 37

3.2.3 交流约瑟夫森效应 38

3.2.4 约瑟夫森磁效应 43

3.3 约瑟夫森结的典型结构及其等效电路 45

3.3.1 约瑟夫森结的典型结构 45

3.3.2 斯图尔特-麦克坎伯模型 46

3.3.3 电阻分路模型 49

3.3.4 约瑟夫森隧道结和摆模拟 49

3.4 约瑟夫森结的起伏噪声 50

3.5 实用约瑟夫森结的特性 54

3.5.1 低临界温度超导约瑟夫森结 54

3.5.2 Nb结的I-V特性 55

3.5.3 高临界温度超导约瑟夫森结 57

参考文献 59

第四章 超导约瑟夫森结阵列振荡器 61

4.1 约瑟夫森结阵列振荡器的理论分析 61

4.1.1 引言 61

4.1.2 单约瑟夫森结振荡器 62

4.1.3 由微带线谐振腔和约瑟夫森结组成的振荡器 64

4.1.4 长约瑟夫森结类型的阵列振荡器 72

4.1.5 外部负载和一维阵列振荡器相位锁定关系 75

4.1.6 二维约瑟夫森结阵列振荡器 80

4.2 准光约瑟夫森结阵列振荡器 102

4.2.1 引言 102

4.2.2 准光约瑟夫森阵列振荡器结构 102

4.2.3 准光阵列振荡器的传输线模式 104

4.2.4 准光阵列振荡器的耦合电路和阻抗 105

4.2.5 准光阵列振荡器偏置电路 107

4.2.6 准光阵列振荡器的相位锁定 108

4.2.7 准光阵列振荡器的功率测量 113

4.2.8 准光阵列振荡器的计算机仿真模型 113

4.3 准光约瑟夫森结阵列振荡器的仿真模拟 115

4.3.1 引言 115

4.3.2 数值仿真摄动技术 115

4.3.3 约瑟夫森结行阵列的仿真模拟 115

4.3.4 约瑟夫森结列阵列的仿真模拟 118

4.3.5 阵列振荡器参数综合优化实际理论 119

4.3.6 二维准光阵列振荡器的仿真模拟 119

参考文献 132

第五章 超导RSFQ数字电路的基本原理 139

5.1 超导环磁通量子化 139

5.2 超导量子干涉器 141

参考文献 146

第六章 超导RSFQ约瑟夫森结传输线 147

6.1 单约瑟夫森结的RSFQ现象 147

6.2 JTL理论分析 148

6.2.1 单一态干涉器电路JTL 148

6.2.2 JTL中电路优化问题 151

6.3 JTL工作方式 153

6.3.1 JTL的不变性传输 153

6.3.2 JTL的电流放大传输 154

6.3.3 JTL电压传输放大 155

6.3.4 电路的优化 157

6.4 JTL的参数特性 158

6.4.1 JTL参数对脉冲传输的影响 158

6.4.2 电感L的改变 158

6.4.3 偏置电流Ib的改变 159

6.4.4 临界电流Ic的改变 160

6.4.5 Rn的改变 160

6.4.6 小结 161

6.4.7 JTL电路应用举例 161

6.5 JTL中的推斥效应和碰撞现象 162

6.5.1 推斥效应 163

6.5.2 碰撞研究 165

参考文献 167

第七章 超导RSFQ逻辑电路体系 169

7.1 超导RSFQ分支器及缓冲器 169

7.1.1 超导RSFQ分支器 169

7.1.2 超导RSFQ缓冲器 171

7.1.3 超导RSFQ合路缓冲器 173

7.2 超导RSFQ触发器 175

7.2.1 RS触发器 175

7.2.2 T触发器 179

7.2.3 D触发器 181

7.3 超导RSFQ基本逻辑单元 183

7.3.1 超导RSFQ或门逻辑电路 183

7.3.2 超导RSFQ与门逻辑电路 184

7.3.3 超导RSFQ非门逻辑电路 185

7.3.4 DC/SFQ转换器 187

7.3.5 SFQ/DC转换器 188

7.3.6 DX单元和MX单元 189

7.3.7 算术加ADD单元 190

7.3.8 INC单元 191

参考文献 192

第八章 超导RSFQ CPU原理 193

8.1 RISC体系处理器 193

8.1.1 RISC计算机体系简介 193

8.1.2 具体的RISC处理器模型 196

8.2 超导RSFQ数字电路的Cadance仿真 209

8.3 超导RSFQ/RISC计算机系统设计及其仿真 217

8.3.1 超导RSFQ/RISC计算机概述 217

8.3.2 超导RSFQ/RISC计算机系统设计 227

8.3.3 各部件设计及仿真 232

8.3.4 控制电路及RSFQ/RISC计算机仿真 236

8.3.5 处理器总体仿真 240

参考文献 242

第九章 超导微波器件 243

9.1 超导体的表面阻抗特性 243

9.1.1 超导体的表面阻抗 243

9.1.2 超导薄膜的表面阻抗 245

9.2 超导微波谐振器 248

9.3 超导微波滤波器 251

9.4 超导微波天线 253

9.4.1 偶极子天线 253

9.4.2 小圆环天线 257

9.4.3 高温超导曲线型天线 258

9.4.4 高温超导微带天线 260

9.4.5 超方向性阵 264

9.4.6 毫米波天线阵 265

9.5 超导混频器 265

参考文献 267

第十章 超导器件与半导体器件的混合应用 269

10.1 基于半导体的低温电子学 269

10.1.1 半导体材料和器件的低温特性 269

10.1.2 低温下半导体材料和器件的噪声特性 271

10.1.3 低温半导体技术的应用 272

10.2 超导体与半导体混合应用 274

10.3 超导体与半导体混合应用前景 283

参考文献 284