cryotron

s. inglese. Dispositivo elettronico di commutazione e di memoria che utilizza effetti di superconduttività quali la transizione dalla conduzione normale alla superconduttività e l'effetto Josephson. Un cryotron a transizione lavora in un bagno di elio liquido alla temperatura di 4,2 K ed è costituito da un circuito primario a filo di tantalio attorno al quale è avvolto un circuito di controllo a filo di niobio. Entrambi i metalli sono superconduttori alla temperatura dell'elio liquido poiché le rispettive temperature critiche sono 4,4 K e 9,2 K, ma, a causa della piccola differenza tra la temperatura critica e quella di lavoro, nel tantalio la superconduttività viene facilmente distrutta dal campo magnetico prodotto dalla circolazione di una piccola corrente nell'avvolgimento di controllo; la resistenza del circuito primario viene a essere così comandata dall'intensità della corrente nel circuito di controllo. Con la connessione di due cryotron è possibile realizzare un circuito di memoria bistabile, dove il collegamento incrociato dei circuiti primari e di controllo in due rami in parallelo mantiene un cryotron nello stato superconduttore e l'altro nello stato normale. Infatti, la corrente di alimentazione I viene assorbita tutta dal ramo superconduttore che ha resistenza praticamente nulla, e ciò mantiene eccitato il campo magnetico che distrugge la superconduttività nell'altro ramo. La commutazione si effettua inviando un impulso negativo all'ingresso (set o reset) del ramo superconduttore in modo da forzare la corrente di alimentazione a passare nell'altro ramo. Anche l'effetto Josephson, che consiste nella circolazione di una corrente di tunnel quantistico nella giunzione tra due superconduttori separati da una sottilissima pellicola isolante (1÷3 nm), può essere utilizzato per realizzare circuiti di memoria criogenici. La caratteristica tensione-corrente della giunzione Josephson presenta una discontinuità di tensione in corrispondenza di un particolare valore Ic dell'intensità di corrente (corrente critica): per I la tensione è praticamente nulla, ma si porta bruscamente al valore di circa 1 mV quando I supera Ic. La commutazione avviene in tempi brevissimi (dell'ordine di 10^-12); il valore di Ic dipende, oltre che dalla struttura della giunzione, anche dall'intensità di campo magnetico normale al piano della giunzione, e si riduce praticamente a zero per campi di pochi gauss. Questa proprietà consente di realizzare circuiti bistabili a elevata velocità che hanno promettenti prospettive di impiego nelle memorie di grandi dimensioni dei calcolatori. Un bistabile a cryotron tipo Josephson è costituito da due giunzioni in parallelo alimentate da un generatore di corrente di valore inferiore alla corrente critica. Il campo magnetico generato dal circuito di controllo affacciato alla giunzione riduce la corrente critica e produce la transizione di tensione che forza la corrente di alimentazione a circolare nell'altra giunzione.