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內容簡介

　　本書係統介紹瞭超導電子技術基本原理和理論基礎，深入闡述瞭超導電子技術應用的各個方麵，並對常見超導器件及其與半導體器件的混閤應用進行瞭介紹。全書共分十章，包括超導的基本特徵、超導現象的宏觀及微觀解釋、約瑟夫森效應、超導約瑟夫森結陣列振蕩器、超導RSFQ數字電路的基本原理、超導RSFQ約瑟夫森結傳輸綫、超導RSFQ邏輯電路體係、超導RSFQ CPU原理、超導微波器件、超導器件與半導體器件的混閤應用。
　　《超導電子技術及其應用》可供從事超導電子技術領域研究的科研人員和研究生參考。

目錄

前言

第一章 超導的基本特徵
1.1 超導的曆史和現狀
1.1.1 超導的曆史
1.1.2 超導的研究現狀
1.2 超導的基本電現象
1.2.1 超導體的發現及其臨界溫度
1.2.2 臨界磁場與臨界電流
1.2.3 邁斯納效應
1.3 超導電性
參考文獻

第二章 超導現象的宏觀及微觀解釋
2.1 超導現象的宏觀解釋
2.1.1 二流體模型
2.1.2 倫敦方程
2.1.3 超導平闆的磁場和電流分布
2.1.4 超導體磁性質的兩種描述觀點
2.2 超導現象的微觀解釋
2.2.1 BCS理論
2.2.2 高溫超導體的部分微觀理論
參考文獻

第三章 約瑟夫森效應
3.1 單電子隧道效應
3.1.1 正常金屬隧道效應
3.1.2 超導體和正常金屬間隧道效應
3.1.3 超導體單電子隧道效應
3.2 約瑟夫森理論
3.2.1 約瑟夫森方程
3.2.2 直流約瑟夫森效應
3.2.3 交流約瑟夫森效應
3.2.4 約瑟夫森磁效應
3.3 約瑟夫森結的典型結構及其等效電路
3.3.1 約瑟夫森結的典型結構
3.3.2 斯圖爾特-麥剋坎伯模型
3.3.3 電阻分路模型
3.3.4 約瑟夫森隧道結和擺模擬
3.4 約瑟夫森結的起伏噪聲
3.5 實用約瑟夫森結的特性
3.5.1 低臨界溫度超導約瑟夫森結
3.5.2 Nb結的I-V特性
3.5.3 高臨界溫度超導約瑟夫森結
參考文獻

第四章 超導約瑟夫森結陣列振蕩器
4.1 約瑟夫森結陣列振蕩器的理論分析
4.1.1 引言
4.1.2 單約瑟夫森結振蕩器
4.1.3 由微帶綫諧振腔和約瑟夫森結組成的振蕩器
4.1.4 長約瑟夫森結類型的陣列振蕩器
4.1.5 外部負載和一維陣列振蕩器相位鎖定關係
4.1.6 二維約瑟夫森結陣列振蕩器
4.2 準光約瑟夫森結陣列振蕩器
4.2.1 引言
4.2.2 準光約瑟夫森陣列振蕩器結構
4.2.3 準光陣列振蕩器的傳輸綫模式
4.2.4 準光陣列振蕩器的耦閤電路和阻抗
4.2.5 準光陣列振蕩器偏置電路
4.2.6 準光陣列振蕩器的相位鎖定
4.2.7 準光陣列振蕩器的功率測量
4.2.8 準光陣列振蕩器的計算機仿真模型
4.3 準光約瑟夫森結陣列振蕩器的仿真模擬
4.3.1 引言
4.3.2 數值仿真攝動技術
4.3.3 約瑟夫森結行陣列的仿真模擬
4.3.4 約瑟夫森結列陣列的仿真模擬
4.3.5 陣列振蕩器參數綜閤優化實際理論
4.3.6 二維準光陣列振蕩器的仿真模擬
參考文獻

第五章 超導RSFQ數字電路的基本原理
5.1 超導環磁通量子化
5.2 超導量子乾涉器
參考文獻

第六章 超導RSFQ約瑟夫森結傳輸綫
6.1 單約瑟夫森結的RSFQ現象
6.2 JTL理論分析
6.2.1 單一態乾涉器電路JTL
6.2.2 JTL中電路優化問題
6.3 JTL工作方式
6.3.1 JTL的不變性傳輸
6.3.2 JTL的電流放大傳輸
6.3.3 JTL電壓傳輸放大
6.3.4 電路的優化
6.4 JTL的參數特性
6.4.1 JTL參數對脈衝傳輸的影響
6.4.2 電感L的改變
6.4.3 偏置電流Ib的改變
6.4.4 臨界電流Ic的改變
6.4.5 Rn的改變
6.4.6 小結
6.4.7 JTL電路應用舉例
6.5 JTL中的推斥效應和碰撞現象
6.5.1 推斥效應
6.5.2 碰撞研究
參考文獻

第七章 超導RSFQ邏輯電路體係
7.1 超導RSFQ分支器及緩衝器
7.1.1 超導RSFQ分支器
7.1.2 超導RSFQ緩衝器
7.1.3 超導RSFQ閤路緩衝器
7.2 超導RSFQ觸發器
7.2.1 RS觸發器
7.2.2 T觸發器
7.2.3 D觸發器
7.3 超導RSFQ基本邏輯單元
7.3.1 超導RSFQ或門邏輯電路
7.3.2 超導RSFQ與門邏輯電路
7.3.3 超導RSFQ非門邏輯電路
7.3.4 DC／SFQ轉換器
7.3.5 SFQ／DC轉換器
7.3.6 DX單元和MX單元
7.3.7 算術加ADD單元
7.3.8 INC單元
參考文獻

第八章 超導RSFQ CPU原理
8.1 RISC體係處理器
8.1.1 RISC計算機體係簡介
8.1.2 具體的RISC處理器模型
8.2 超導RSFQ數字電路的Cadance仿真
8.3 超導RSFQ/RISC計算機係統設計及其仿真
8.3.1 超導RSFQ/RISC計算機概述
8.3.2 超導RSFQ/RISC計算機係統設計
8.3.3 各部件設計及仿真
8.3.4 控製電路及RSFQ／RISC計算機仿真
8.3.5 處理器總體仿真
參考文獻

第九章 超導微波器件
9.1 超導體的錶麵阻抗特性
9.1.1 超導體的錶麵阻抗
9.1.2 超導薄膜的錶麵阻抗
9.2 超導微波諧振器
9.3 超導微波濾波器
9.4 超導微波天綫
9.4.1 偶極子天綫
9.4.2 小圓環天綫
9.4.3 高溫超導麯綫型天綫
9.4.4 高溫超導微帶天綫
9.4.5 超方嚮性陣
9.4.6 毫米波天綫陣
9.5 超導混頻器
參考文獻

第十章 超導器件與半導體器件的混閤應用
10.1 基於半導體的低溫電子學
10.1.1 半導體材料和器件的低溫特性
10.1.2 低溫下半導體材料和器件的噪聲特性
10.1.3 低溫半導體技術的應用
10.2 超導體與半導體混閤應用
10.3 超導體與半導體混閤應用前景
參考文獻

精彩書摘

　　第一章超導的基本特徵
　　§1.1超導的曆史和現狀
　　§1.1.1超導的曆史
　　自從1911年荷蘭物理學傢昂尼斯（Onnes）首先發現汞的超導電性以來，神奇的超導世界始終吸引著人們去探索它的奧秘。超導現象發現之後，許多科學傢都試圖發展一種理論來解釋這一現象。這種努力大約持續瞭半個世紀。1956年，庫柏（Copper）直接從動力學齣發，考慮瞭存在相互吸引作用時，費米麵上一對自鏇相反的電子對（庫柏電子對）問題。庫柏預測，在金屬費米海上的庫柏電子對的集閤，將會顯示齣超導態的平衡性質。這正是人們期待已久的超導態微觀物理圖像。1957年11月，巴丁（Bardeen）、庫柏和施裏弗（Schriffer）在《物理評論》（PhyscialReview）上完整地發錶瞭他們的超導理論，即BCS（Bardeen-Cooper-Schrieffer）理論。值得一提的是，BCS理論的基礎是量子力學理論。1957年，日本學者江崎（Esaki）利用半導體重摻雜技術，成功地研製齣半導體隧道二極管，又稱江崎二極管，他首先在實驗中觀察到瞭固體中的電子隧道效應。1960年，自學成纔的挪威人賈埃弗（Giaever）利用超導薄膜技術，製成瞭超導體一絕緣體一金屬（S-1-N）和超導體一絕緣體一超導體（S-1-s）的準粒子隧道器件，又稱單粒子隧道器件。利用這一隧道技術，賈埃弗成功地測定瞭超導體的能譜結構；從而驗證瞭超導能隙的存在，為BCS理論的正確性提供瞭有力的實驗證據。江崎和賈埃弗的工作也為約瑟夫森（Josephson）效應的發現鋪平瞭道路。

前言/序言

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