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超导量子干涉仪磁传感器的电路原理(2)——MOS-FET与DC-SQUID对比

已有 199 次阅读 2024-7-24 17:58 |个人分类:电路观点|系统分类:科研笔记

金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOS-FET)是绝缘体与半导体结合的产物,超导量子干涉仪(SQUID)是绝缘体与超导体结合的产物,两者的对比,如图1所示。可以看到,

1MOS-FET,具有电压/电荷调制的I-V特性,是一种电场效应管;

2DC-SQUID,具有电流/磁通调制的I-V特性,是一种磁场效应管(Magnetic field effect transistor MFET[1]

 图1-器件对比.jpg

1. MOS-FETDC-SQUID的对比

 

MOS-FETDC-SQUID的应用 [2],对比如图2所示。可以看到,

1MOS-FET,用于制作电压反馈运算放大器(Voltage feedback operational amplifierVF-OPA),构建电压/电场传感器与测量系统。

2DC-SQUID,用于制作磁通反馈运算放大器(flux feedback operational amplifierFF-OPA),构建电流/磁场传感器与测量系统。

图2-电路与系统对比.jpg 

2. MOS-FETDC-SQUID在电路与系统中的应用

 

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半导体场效应管(Field effect transistorFET)的I-V特性是电荷/电压调制的,超导MFETI-V特性是磁通/电流调制的;二者及其应用,体现了磁通-电荷对偶关系。理解半导体FET及其应用,便能理解超导MFET及其应用。

[1]   Y. L. Wang, "Frequency-phase-locking mechanism inside DC SQUIDs and the analytical expression of current-voltage characteristics," Physica C-Superconductivity and Its Applications, vol. 609, Jun 15 2023.

[2] Y. L. Wang, " Introduction to SQUID Sensors for Electronics Engineers," arXiv:2310.00573, pp. 1-53, 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2310.00573.



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