بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق آرایهای از پیوند های جوزفسون در مدار الکتریکی در نظر گرفته شده است و رفتار آن به روش حل عددی مطالعه شده است. در این بررسیها، رفتارهای متغییرهای فیزیکی از جمله اختلاف فاز بر حسب زمان و جریان برحسب ولتاژ مورد بررسی و تفسیر قرار گرفته است. در ادامه ، اثر میرایی برروی نمودارهای جریان بر حسب ولتاژ و اختلاف فاز برحسب زمان مطالعه شده است.
مقدمه
دستگاههای اندازهگیری از مهمترین نیازهای زندگی در قرون اخیر بودهاند . این دستگاهها در زمینه تشخیص و درمان بیماریها در حوزهی پزشکی، نظامی، کشاورزی و صنعتی به کارمیروند . با تولد مکانیک کوانتومی در ابتدای قرن بیستم و ورود آن به حوزههای دیگر فیزیک دستگاههای اندازهگیری فوق حساس طراحی و ساخته شدهاند. گروهی از این دستگاهها که به کمک مکانیک کوانتومی طراحی شدهاند پیوندگاههای جوزفسون میباشند.[1] اساس پیوندگاههای جوزفسون از دو مادهی ابررسانا - ابررسانا میتوانند بار الکتریکی را بدون مقاومت الکتریکی و بدون اتلاف انرژی منتقل نمایند - تشگیل شده است که به وسیلهی یک لایهی عایق نازک جدا شدهاند2]،.[3 در اتصالات جوزفسون زوج های کوپر دارای بارالکتریکی 2e و اسپین صفر هستند و رفتار بوزونی دارند. این زوجهای دارای تابع موج مکانیک کوانتومی
بررسی نمودارها
از آنجایی که در پیوندگاهای جوزقسون اختلاف فاز بین توابع موج دو ابررسانا به جای اختلاف پتانسیل بین آنها در ایجاد ابر جریان الکتریکی نقش بازی میکند لذا بررسی اختلاف فاز بر حسب زمان دارای اهمیت است. در شکل - 3 - نمودار اختلاف فاز بر حسب زمان برای یک آرایهی 50 تایی از پیوندهای جوزفسون به ازای β های مختلف را نشان میدهد. همانطوری که در شکل مشخص است با افزایش β میرایی کم میشود و دامنه وپهنا نیز زیاد میشود. همچنین در شکل - 4 - اختلاف فاز بر حسب زمان برای آرایه های مختلف از پیوندهای جوزفسون به ازای β های یکسان نمایش داده شده است. با توجه به شکل - 4 - وقتی β ثابت است نمودارهای اختلاف فاز بر حسب زمان به ازای Nهای مختلف یکسان است.
بررسی رابطه ی بین جریان و ولتاژ در آرایه ای از پیوند های جوزفسون دارای اهمیت است. منحنی های مشخصه - - V-I مجموعه ای از منحنی های گرافیکی هستند که دستگاه های الکترونیکی برای تعریف کار خود در یک مدار الکتریکی استفاده می کنند . بدین منظور در شکل های - 5 - و - 6 - نمودارهای - V-I - برای حالت های گوناگون رسم شده است و نتایج برای دو قسمت اهمی و ابررسانایی تجزیه و تحلیل شده است. شکل - 5 - نمودار ولتاژ بر حسب زمان جریان برای دو آرایه ای 10 تایی و 20 تایی از پیوندهای جوزفسون به ازای β های یکسان را نشان میدهد. همانطور که از شکل پیداست در قسمت اهمی هر چه تعداد پیوندهای جوزفسون در مدارالکتریکی افزایش یابد شیب نمودار V - I نیز افزایش مییابد. اما با تغیر β و ثابت نکه داشتن تعداد آرایه - شکل - - 6 - در قسمت اهمی هرچه بزرگتر شود شیب نمودارکمتر میشود و در قسمت ابررسانایی نیز مقدار با کم کردن میرایی کاهش مییابد.
