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10.06.1983 - 

Quiteron bedient sich der Supraleitung:

Schnelle Schaltung ohne Wiederstand

10.06.1983

STUTTGART (CW) - Eine supraleitende Schaltung mit drei Anschlüssen, die sich ähnlich wie ein Transistor verhält, jedoch auf anderen physikalischen Prinzipien beruht, stellte IBM in den USA vor.

Die Quiteron genannte Schaltung kann wie ein Transistor ankommende Signale verstärken, invertieren und sehr schnell schalten. Da das Schalten wesentlich weniger Energie als beim Transistor erfordert, bietet sich das neue Schaltelement besonders für Anwendungen im Hochgeschwindigkeitsbereich an, die gleichzeitig einen hohen Grad an Schaltungsintegration erfordern.

Obwohl sich Quiterons der Supraleitung (Supraleitung ist eine physikalische Erscheinung, bei der bestimmte Metalle und Legierungen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt [- 273 Grad Celsius] ihren elektrischen Widerstand verlieren) bedienen, basiert ihre Arbeitsweise auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien.

Das Quiteron besteht aus zwei Tunnelkontakten ( Unter Tunneln versteht man in der Quantenmechanik die Überwindung eines Hindernisses durch Teilchen mit geringerer Energie, als hierzu nach den Gesetzen der klassischen Physik aufgebracht werden müßte), die aus drei dünnen Elektroden aus supraleitendem Material gebildet werden. Diese sind durch zwei noch dünnere Isolierschichten getrennt.

Derartige Strukturen wurden bereits in der Vergangenheit untersucht, doch ist das Quiteron das erste Element, das den Quasiparticle Injection Tunneling Effect und den dabei auftretenden ungleichgewichtigen supraleitenden Zustand ausnutzt.

Der Quiteron-Effekt beruht darauf, daß die mittlere supraleitende Schicht durch die Zufuhr elektrischer Energie in einen angeregten, ungleichgewichtigen Zustand versetzt wird. Dabei dient einer der beiden Tunnelkontakte dazu, die durch Anlegen einer externen Spannung bereitgestellte Energie dieser Schicht zuzuführen.

Der zweite Tunnelkontakt, der eigentliche Schalter, hat den nun nicht mehr im Gleichgewicht befindlichen, mittleren Supraleiter als eine seiner Elektroden. Wird diese Elektrode ausreichend weit aus dem Gleichgewicht gebracht, so verhält sich die Strom-Spannungs-Charakteristik sehr unterschiedlich gegenüber dem Gleichgewichtszustand. Dieser Unterschied wird beim Betrieb als Schalter ausgenutzt.