Электростатика

Сверхпроводниковые усилители
также основаны на 
принципе параметрического усиления, но в них периодически 
изменяется не емкость, а индуктивность колебательной системы 
(рис. 6.10). Индуктивным элементом такого усилителя служит 
тонкая пленка сверхпроводника при температуре ниже 
Т
к0
. В 
сверхпроводящей 
пленке 
возникает 
так 

---

245 
называемая
сверхиндуктивность
L
к
,
обусловленная взаимодей-
ствием возникающих в ней высокоэнергетических электронных 
пар. Индуктивность 
L
к
при определенном выборе геометрии 
пленки может преобладать над обычной индуктивностью 
L
проводника. Внешним электромагнитным полем можно перио-
дически разрушать и восстанавливать такие электронные пары, 
изменяя их концентрацию 
п
к
,
и тем самым периодически изме-
нять индуктивность 
L
к
по закону 
L
к
= 1/
п
к
. 
 
 
Рис. 6.9. Низкотемпературный параметрический усилитель: 
а
- эквивалентная схема;
б
- вольтамперная характеристика
перехода металл-полуметалл (
U
- напряжение, 
I
- ток) 
и зависимость его ѐмкости
С
от напряжения при Т < 80 К; 
пунктиром показана эта же характеристика при комнатной 
температуре (300 К): 
U
н
и 
н
– напряжениеи частота накачки;
в
- переход металл-полуметалл - активный элемент усилителя 
 
Параэлектрические усилители
основаны на аномально 
высокой поляризации некоторых диэлектриков (например, 
CrTiO
3
) при низких температурах. Диэлектрическая проницае-
мость таких диэлектриков (параэлектриков) от 10 до 15 
· 
10
3
, 

---

246 
при Т< 80 К появляется сильная зависимость диэлектрических 
потерь от внешнего электрического поля (рис. 6.11). Активный 
элемент параэлектрического усилителя представляет собой 
электрический конденсатор, заполненный таким параэлектри-
ком, помещенным в электромагнитное поле (накачка). Ёмкость 
такого конденсатора периодически изменяется с частотой на-
качки, что позволяет осуществить параметрическое усиление. 
Рис. 6.10. Сверхпроводящий усилитель: 
а
– схема,
L
- yправляемая индуктивность, 
R
п
- сопротивление перехода 
Джезефсона; 
б
- активный элемент усилителя 
Рис. 6.11. Зависимость диэлектрической проницаемости 
ε
и угла 
диэлектрических потерь 
δ
от температуры
Т

---

247 
На рис.6.12, 
а
приведена структура активного элемента 
параэлектрического усилителя, а на рис. 6.12, 
б
- зависимость 
его емкости от напряжения при температуре 4,2 К. Пунктиром 
показана эта же зависимость при нормальной температуре 
(300 К). 
 
а
 
 
 
 
б 
 
Рис. 6.12. Параэлектрический усилитель: 
а
– структура
активного элемента;
б
– зависимость емкости от напряжения 
(1 – пленка параэлектрика; 2 – металлические пленки;
3 – конденсатор; 4 – диэлектрическая подложка;) 
Существуют усилители, в которых используются комби-
нации перечисленных методов. Например, сочетание изменяю-
щихся индуктивности 
L
сверхпроводника и ѐмкости
С
«заперто-
го» перехода металл - полуметалл позволяет создать усилитель, 
где одновременно от одного генератора модулируется 
С
и 
L, 
что улучшает характеристики усилителей (рис. 6.13). 
Количественным критерием чувствительности криоэлек-
тронных усилителей является их