КИНЕСКОП (от греч. kinesis — движение и skopeo — смотрю), приёмный электронно-лучевой прибор для воспроизведения телевизионных изображений. К. применяются для наблюдения черно-белых и цветных изображений непосредственно на экране прибора или при проецировании изображения на внеш. экран (см. Проекционный электронно-лучевой прибор)
Различают К. монохромные и цветные (см. Цветной кинескоп). Монохромный (обычно чёрно-белый) К. состоит из яакуумно-плотной оболочки с горловиной и стеклянным днищем, на внутр. поверхность к-рого нвнесён люминесцентный экрен, и вмонтированного в горловину электронного прожектора, формирующего электронный пучок (рис.). В местах падения сфокусированного (как правило, с помощью электростатич. системы) электронного пучка на экране появляется свечение, яркость к-рого пропорциональна интенсивности пучка, причём цвет свечения зависит от состава люминофора, используемого при формировании экрана. Интенсивность пучка эл-иов изменяется в соответствии с подаваемыми на управляющий электрод (модулятор) прожектора видеосигналами. С помощью отклоняющей системы (обычно магнитной) модулир. пучок «развёртывается» в прямоугольный растр, синхроиизированныи с растром передающего телевизионного при бора, высвечивая на люминесцентном экране строку за строкой и воспроизводя таким образом кадр за кадром передаваемое изображение (см Развёртка) Благодаря инерционности зрения человек видит на экране слитное изображение. Чтобы обеспечить постоянство потенциала в области отклонения пучка на внутр. поверхность конуса оболочки и части горловины наносят электропроводящее покрытие (обычно аквадаг), соединённое с анодным выводом. Внутр проводящее покрытие вместе с внеш проводящим покрытием конуса образуют конденсатор фильтра высоковольтного выпрямителя Для повышения яркости изображения и предотвращения образования т и ионного пятна (возникновение к-рого связано с разрушением люминофора в центр части экрана потоком отрицлт иоиов) как правило, на поверхность люминофора напыляется плёнка алюминия (толщиной ок 0,05—0,3 мкм) прозрачная для эл-нов Для воспроизведения изображения движущихся объектов обычно выбирают люминофоры с временем послесвечения от 0,01 до 0,1 с Близкое к белому свечение экрана достигается применением порошкообразной смеси двух люминофоров, дающих при свечении допол нит цвета Обычно в качестве люминофора используется активированный серебром сульфид цинка (синее свечение) и активированный серебром или медью циикокадмиевыи сульфид (жёлтое свечение)
Выпускаемые в СССР для бытовой аппаратуры К имеют полностью стеклянную оболочку с прямоугольным экраном, размеры к-*рого по диагонали составляют от 6 до 67 см при соотношении сторон 4 3 Угол отклонения электронного пучка между крайними положениями равен 55—70 у К. с диагональю экрана до 16 см (малогабаритные К ) и 90—110 у К с диагональю экрана ев 23 см Яркость светлых участков изображения достигает 150—200 кд м при анодном напряжении 12—20 кВ и токе пучка в иеск сотен мкА Чтобы предотвратить сильное снижение коит раста изображения при внеш засветке экрана, днище оболочки у большинства К выполняют иэ дымчатого стекла со светопропусканием ок 50 Применяемые обыч но в К оксидные катоды с косвенным подогревом обеспечивают работоспособность приборов в течение неск тыс ч при вакууме 10~~*—Ю-5 Па, поддерживаемом в процессе работы распыляемым геттером Для предотвращения разлета осколков при случайном разрушении стеклообо-лочки служит взрывоэащитныи бандаж (как правило, лен точного типа).
КАТОДНОЕ ПЯТНО, яркосветящаяся область нв поверхности квтода при дуговом разряде, через к-рую протекает разрядный ток. Темп-рв катода на участке, ограниченном К. п., весьма высока, что обусловливает а ряде случаев существ, испускание паров материала катода в разрядный промежуток (на этом явлении основано образование плазмы в вакуумной дуге). При низких давлениях (до 10 Па) и ие очень высоких значениях тока разряда (0,1—10 А) К. п. хаотически перемещается по поверхности катода. С ростом тока иа катоде образуется неск. К. п., делящихся, возникающих и исчезающих случайным образом. При достаточно высоких давлениях К. п. обычно неподвижно.
В приборах дугового разряда, в частности ртутных вентилях, К. п. как источник эл-нов существует на поверхности катода только до тех пор, пока ток в Дуге не снизится до определённого мин. значения, после чего дуговой разряд между катодом и анодом (оси. дуга) гаснет Для облегчения зажигания осн. дуги в ртутных вентилях создаётся либо периодически зажигаемая (в игнитронах), либо непрерывно существующая (в экситронах) вспомогат. дуга, поддерживающая существованиет К. П.
КРИОГЕННЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, температуры ниже 120 К (согласно рекомендации, принятой в 1971 13-м конгрессом Междунар. ин-та холода). К. т., лежащие в диапазоне 80—0,3 К, принято называть низкими температурами, ниже 0,3 К — сверхнизкими температурами.
Для поддержания К. т. в заданном объёме обычно используют сжиженные газы (криоагенты): кислород (темп-ра кипения 90 К), воздух (%80 К), азот (77,4 К), неон (21,1 К), водород (20,4 К), гелий (4,2 К) и др. Откачивая испаряющийся газ нэ герметиэир. объёма, можно уменьшить давление над жидкостью и тем самым понизить темп-ру её кипения Таким путём удаётся перекрыть диапазон К. т. от 120 К до 0,3 К. К. т. порядка 1 К удаётся получить рткачкой паров сверхтекучего 4Не, порядка 0,3 К — откачкой паров лёгкого изотопа 'Не. Для получения сверхнизких темп-р используют такие процессы, . как растворение Не в 4Не, аднабатич. размагничивание парамагн. солей, ядерное размагничивание.
Для измерения К. т. используют зависимость к.-л. стабильной характеристики в-ва (эпектрич. сопротивление, термоэдс, упругости паров, магн. восприимчивости и др.) от твмп-ры. В электронике рабочими термометрами обычно служат термометры сопротивления и термопары.
К т широко используются в физике, медицине и биологии, электротехнике и др. областях науки и техники.К. т. являются рабочими темп-рами всех криоэлектрои-ных приборов. В приёмно-усилительных криоэлектрон-ных системах с помощью К. т. удаётся существенно понизить уровень аппаратурных шумов.
КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ МДП-ТРАНЗИСТОРЫ, два МДП-транзистора, изготовленных в одном кристалле полупроводника, один из к-рых имеет канал с проводимостью л-типа, а другой—р-типа. Отличит, особенностью К. МДП-т является противоположная полярность питающих и управляющих напряжений каждого транзистора, что обеспечивает в статич. режиме сочетание высокого быстродействия (сравнимого с быстродействием МДП-транзистора) и предельно малого потребляемого от источника питания тока. По конструктивно-технологич. особенностям К. МДП-т. являются Пленарными транзисторами. При изготовлении такиж транзисторов в исходной ПП пластине, напр. с проводимостью п-типа, создают МДП-тренэистор с проводимостью канала р-типа, в также область с проводимостью р-типа и более низким уровнем легирования («карман»). Второй МДП-транзистор с проводимостью канвла п-типа создают в этом «кармане». Вокруг каждого МДП-транзистора или группы транзисторов формируют т. н. охранные области с тем же типом проводимости, что и ПП область, в к-рой созданы эти транзисторы, но с более высоким уровнем легирования (рис. 1). Использование охранных областей позволяет устранить утечки тока и паразитные сввэи между МДП-транэисторами.
Наибольшее применение К. МДП-т. нашли в инверторах. Комплементарный инвертор (рис. 2) представляет собой два МДП-транэистора с иидуцир каналами, работающих в режиме обогащения Входом такого инвертора является объединённый затвор двух МДП-транзисторов, а выходом— объединённые стоки При подаче сигнала любой полярности на вход комплементарного инвертора один из МДП транзисторов всегда закрыт, что обусловливает мин. величину тока, потребляемого от источника питания (равен току нагрузки). К. МДП-т используют также для создания ПП запоминающих устр-в, электронных часов, калькуляторов и др.
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА, присущее крист. состоянию вещества регулярное расположение частиц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодич. повторяемостью в трёх измерениях. Для описания К. р. идеального кристалла достаточно знать размещение атомов в её элементарной ячейке, повторением к-рои путём параллельных переносов (трансляции) образуется К. р. Элементарная ячейка имеет форму параллелепипеда или призмы. Размеры рёбер (базисных векторов) элементарной ячейки (рис. 1) наэ. периодами идентичности или (в векторной форме) векторами трансляций. Тип симметрии элементарной ячейки определяет кристалло-графич. систему кристалла (сингонию)
Ат. структура К. р., расположение всех её ч-ц описываются т н. пространственными группами симметрии кристаллов, к-рые содержат как операции переносов (трансляции), так и операции поворотов, отражений и инверсии и их комбинации. Если к данной точке (узлу) кристалла, напр к любому его атому, применить только операции переноса данной пространств, группы, то получается геометрич. трехмерно-периодич. система узлов, к-рая и характеризует К. р. В общей сложности имеется 14 видов различающихся по симметрии пространственных трансляц. решеток (рис. 2), наз. решётками Браве (установлены в 1646 франц кристаллографом О. Браве). В зависимости от расположения узлов различают примитивные Браве решётки, я к-рых уэлы расположены только я вершинах параллелепипедов, грвивцентриро-ванные (в вершинах и а центрах всех граней), объём-ноцеитрироеаиные (а вершинах и а центре параллелепипедов) и базоцеитрированные (а вершинах и в центрах двух противоположных граней). Все возможные сочетания элементов симметрии в пространстве приводят к 230 пространств, группам симметрии. Полное описание К. р. дается пространств, группой симметрии, параметрами элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке.
В элементарной ячейке К. р может размещаться от одного (для хим. элементов) до неск. десятков н сотен (для хим. соединений) или тыс. и даже мли. (для высокомолекулярных соединений —белков, вирусов) атомов. В соответствии с этим периоды идентичности К. р различны — от долей нм до 10' нм Существованием К. р. объясняются анизотропия ся-е кристаллов, плоская форма их граней, постоянство углов и др.
Структура реального кристалла отличается от идеали-зир. схемы, описываемой понятием К. р. В действительности электронные оболочки атомов, составляющих К. р., перекрываются, образуя непрерывное периодич. распределение заряда с максимумами около дискретно расположенных ядер. Идеализацией является также неподвижность атомов. Атомы и молекулы К р. находятся в состоянии тепловых колебаний, причём характер колебаний (динамика К. р.) зависит от симметрии и взаимодействия атомов. Известны случаи вращения молекул в К. р С повышением темп-ры амплитуда колебаний ч-ц увеличивается, что я конечном счёте приводит к разрушению К. р. и переходу в-ва в жидкое состояние. Атомы я узлах К. р. могут отличаться по ат. номеру (изоморфизм) и по массе ядра (изотопич. изоморфизм); кроме того, в реальных кристаллах всегда имеются разл. рода дефекты — примесные атомы, вакансии, дислокации и т. д.
КРИСТАЛЛЫ (от греч. krystallos, буквально — лад; позднее — горный хрусталь, кристалл), твердые тела, обладающие трёхмерной периодич. пространств- структурой в расположении образующих их частиц (атомов, ионов, молекул). Образуются и растут чаще всего из жидкой фазы (р-ра или расплава), реже — из газовой или при фазовом превращении в твёрдой фаэе (см. Кристаллизация). Одиночные крупные К. чаз. монокристаллами, а сростки мелких кристаллов — поликристаллами. Особый класс К. составляют жидкие кристаллы. К., выращенные в равновесных условиях, имеют форму правильных многогранников; таковы природные К. минералов, а также синтетич. К., выращенные в лабораторных или в заводских условиях. Выращивание К- в неравновесных условиях приводит к раз л. отклонениям формы К- от правильного многогранника (напр., к округлости граней, рёбер). При определённых условиях образуются пластинчатые (двумерные) и нитевидные (одномерные) К.; это используется в технике для получения К. в виде стержней, лент, трубок, волокон и т п. Самые крупные природные К. (напр., горный хрусталь) весят неск. сотен кг. Среди синтетических выделяются щёлочно-гало-идные К., выращенные по методу Бриджмена; их масса достигает неск. десятков кг. Самые крупные К. кремния, выращенные в виде стержня, имеют дивм. до 200 мм, дл. до I м. Самые тонкие К. в виде сплошных моно-крист. плёнок имеют толщину ~-10 нм; такого же порядка дивм. самых тонких нитевидных К. Внеш. вид нек-рых К- — природных и синтетических-—приведен на рис I—6. Кристаллическая структура. Полное описание пространств-расположения ч-ц в идеальном К. можно дать на основе представления об элементарной ячейке кристаллической решётки. В элементарной ячейке крист. структуры ч-цы занимают строго фиксир. позиции, находясь на определённых расстояниях друг от друга. В результате взаимодействия эл-иов внеш. оболочек атомов в К. между атомами возникает хим. связь. По типу хим. связи различают четыре осн. группы крист. структур и соответствующих им К : ионные (гетерополяриые), ковалентные (гомеополярные), молекулярные и металлические. В ионных крист структурах преобладает ионный (электростатич.) характер связи между атомами, возникающей в результате перехода (смещения) эл-ноа от одного атома к другому. Ионная связь имеет место в К., напр., состоящих из однозарядных ионов [каменная соль (рис. 7) и др. га логе ни ды щелочных металлов]. В ковалеитных крист. структурах валентные эл-ны соседних «томое обобществляются, образуя кратные (двойные, тройные) связи между атомами. Примеры ковалеитных К. — алмаз (рис. В), кремний, карборунд. В молекулярных крист. структурах между атомами в молекуле имеет место прочная, обычно ковалент-ная, связь, а сами молекулы связаны между собой очень слабо (атомы соседних молекул а эаимо действу ют за счёт более слабых ван-дер-ваальсовых сил, имеющих дипольдипольное и дисперсионное происхождение). Молекулярный тип связи характерен для большинства органич. соединений. Hi, N2 и др., а также для инертных газов в крист. состоянии. В металлических крист. структурах свободные эл-ны распределяются по всей крист. решётке, образуя т н. электронный газ, к-рый удерживает положительно эаряженные ионы на определённых расстояниях друг от друга. Металлич. крист. структуры характерны для металлов и интерметаллич. соединений. Примеры К с металлич крист структурой — медь, магний, а-железо.
Известна ещё одна разновидность хим. связи — т. н. водородная связь. Она образуется между атомами водорода, входящими в ковалентные группировки NH* или ОН, и атомами N, О, F и S. Во мн. К. связь иосит смешанный характер. Напр., в Ge и GaAs она в основном коввлентная, но с примесью ионной и металлической, в корунде — ионно-коаалентная. К. с одинаковым типом крист. структуры наз. изоструктурными. Структурный тип К. обычно именуют по названию одного из в-в, обладающего данной крист структурой. Структуры типа ал маза, каменной соли, сфалерита (рис. 9), халькопирита (рис. 10), аюрцита присущи большинству ПП материалов, структуры типа пероаскита — сегнетоэлектрикам, орто-ферритвм и т. д. Характер хим. связи проявляется в мвкро-скопич. св-ввх К. Наибольшую твёрдость и прочность имеют ковалентные и ионно-ковалеитные К., наименьшую — молекулярные К. органич. соединений. Ионные К. являются диэлектриками, ковалентные — диэлектриками или полупроводниками, металлические — проводниками. Ионные и ковалентные К. прозрачны в видимой и ИК областях спектра и имеют наибольший показатель преломления, металлические — непрозрачны. В реальных К. вследствие нарушения условий роста и захвата примесей при кристаллизации, а также под влиянием раэл. рода внеш. воздействий крист. структура имеет те или иные дефекты — примеси, вакансии, дислокации и др. (см. Дефекты кристаллов).
Структура К. определяется дифракц. методами исследования. К ним относятся рентгеноструктуриый анализ, электроно- и нейтронография.
Физические свойства К. Применение К. 1пектронной технике. Все физ. ся-еа К. — электрич., магн., опткч., акустич., механические и др. — связаны между собой и обусловлены крист структурой, силами связи между атомами м энергетич. спектром эл-нов (см. Зонная теория). Напр, электрич., магн. и оптич. са-вв существенно зависят от распределения эл-нов по уровням энергии. Мн св-ва К. (прочность и пластичность, окраска, люминесцентные са-еа и др.) определяются не только указанными факторами, но и кол-вом и типом дефектов. Наиболее характерная особенность К. — зависимость большинства их физ. св-в от направления (анизотропия).
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, образование кристаллов из вещества а газообразном, жидком (растворы, расплавы),
твёрдом (аморфном либо др. кристаллическом) или в плазменном состоянии. К. представляет собой фазовый переход 1-го рода и происходит в средах, находящихся а метастабильном состоянии. Для К- необходимо нарушение гермодинамич. равновесия в т. н. маточной среде — пересыщение р-ра или пара, переохлаждение расплава и т. п. В-во в пересыщенном (переохлажденном) состоянии может находиться неопределённо долго — до тех пор, пока в маточной среде не появятся зародыши К. (при спонтанной К.) или специально введённая в маточную среду затравка новой фазы (при управляемой К.). Крупные совершенные монокристаллы выращивают на внесённой а маточную среду затравке того же или др. а-ва, сходного по структуре с кристаллизующимся. Условия для К., напр. пересыщение или переохлаждение, создаются путём отклонения темп-ры, концентрации, давления, разности элвкт-рич. потенциалов между фазами от их равновесных значений. В большинстве случаев скорость К. растёт с увеличением отклонения от равновесия-
К. лежит в основе процессов получения ПП, оптич., магн., пьезоэлектрич. и др. материалов, используемых в электронном приборостроении. Их выращивают в виде объёмных, ленточных, нитевидных (вискерсов) монокристаллов, а также тонких (толщиной до 10 нм) эпи-таксиальных слоев (моно- или поликристаллических) на мо-нокрист. ПП или диэлектрич. подложках. Широко используются методы вытягивания из расплава, зонной плавки, направленной К., выращивания кристаллов из газовой фаэы и р-ра в расплаве. Методы выращивания из газовой фазы используются для получения эпитаксиальных моно- и поли-крист. слоев (см. Эпнтаксня) и подразделяются на химические (основаны на реакции восстановления или термич. разложения исходного в-вв) и физические (основаны на конденсации я-еа в вакууме или а среде инертного газа). В большинстве используемых процессов К. получаемые кристаллы имеют примеси и иные дефекты (см. Дефекты кристаллов). Методы глубокой очистки материалов позволяют получать особо чистые кристаллы (содержание примесей не превышает 10— %).
КРИОЭЛЕКТРОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, усилитель эл.-маги. колебаний, я к-ром эффект усиления реализуется при криогенных температурах (ниже 120 К). Гл отличит, особенность К. у. — малый уровень собств. шумов, достигаемый при охлаждении усилителя. Наиболее распространённые К. у.: квантовый парамагн. усилитель, криоэлект-ронный параметрич. усилитель, криоэлектрониый транзисторный усилитель. В основе работы квантового парамагнитного усилителя лежит явление вынужденного излучения возбуждённых ионов (см. Квантовый усилитель). Активной средой в таком усилителе служат диэлектрич. кристаллы с небольшой примесью парамагн. ионов. Эффективное усиление достигается при охлаждении кристаллов до гелиевых темп-р (-^4,2 К). Шумовая температуре активных сред квантовых парамагн. усилителей обычно не превышает 5 К, однако из-за собственных потерь подводящих волноводов (даже с учётом их охлаждения) шумовую темп-ру квантовых парамагн. усилителей в целом не удаётся получить меньше 10 К.
Принцип действия криоэлектронного параметрического усилителя основан на явлении параметрич. усиления входного сигнала с помощью охлаждённого до низких темп-р элемента с нелинейным реактивным параметром. Наибольшее распространение в криоэлектронных приёмно-усилительиых системах СВЧ диапазона получили параметрич. усилители отражат типа, в к-рых в качестве элемента с нелинейным реактивным параметром (ёмкостью) используется охлаждаемый ПП диод. Охлаждение позволяет не только сниэить уровень собств. шумов в диоде и во всём усилит, тракте, но и улучшить нелинейные св-аа диода. Диодные криоэлектронные параметрич. усилители применяются преим. я деци- и сантиметровом диапазонах длин волн; ведутся работы по освоению диодных параметрич. К. у. миллиметрового диапаэона. Величина устойчивого усиления на каскад диодного К. у. составляет примерно 10—13 дБ; полоса пропускания 10 —103 МГц при шумовой темп-ре 10—30 К (зависит от уровня охлаждения, рабочего диапазона частот и частоты накачки). По шумовым параметрам диодные К. у. сравнимы с кванто•ими парамаги. усилителями, но превосходят их по полос* пропусквиия и уровню насыщения. В иаст. аремя (нач. 90-х гг.) ведутся исследования оптим. условий использования сверхпроводящих джоэефсоиовских переходов (см. Джозвфсона эффект) в сверхпроводящих криоэлектронных параметрич. усилителях СВЧ диапазона. Нелинейным реактивным параметром таких К. у. является индуктивность джозефсоновского перехода, обусловленная инерционностью сверхпроводящих электронных (куперовских) пар, приводящей к фазовому сдвигу между током и напряжением а переходе. Важное преимущество сверхпроводящих параметрич. К. у. перед полупроводниковыми заключается а использовании собста. генерации джозефсоновского перехода качестве сигнала накачки, что позволяет существенно упростить конструкцию усилителя. Разработаны параметрич. К. у. на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров — сквидов.
Транзисторный К. у.— устройство не баз* охлаждаемого малошумящего полевого транзистора. Используется в криоэлектронных приёмно-усилит. системах а качестве входного или вторичного усилителя (после криоэлек тройного параметрич. или квантового парамагн. усилителя), предварит, усилителя промежуточной частоты (после криоэлектронных смесителей), видеоусилителя (после криоэлектронного детектора входных сигналов) и т. п. Область частот сигналов, усиливаемых криоэлектроиным транзисторным усилителем, охватывает диапазон от нул*я (пост, ток) до 10" Гц (миллиметровые волны) с полосой пропускания до ~30% и более; уровень насыщения не менее Ю-5 Вт (превышает уровень насыщения параметрич. К. у. примерно на два порядка). По шумовым параметрам транзисторные К. у. в СВЧ диапазоне несколько уступают параметрич. К. у. при одинаковом уровне охлаждения. У лучших образцов транзисторных К. у при охлаждении до темп-ры, близкой к темп-ре жидкого водорода (20,4 К), получено значение шумовой темп-ры 15—20 К в диапазоне частот 4,5 ГГц при полосе пропускания 15%. При увеличении частоты эти параметры несколько ухудшаются (шумовая темп-ра 30—35 К на частоте 10 ГГЦ при полосе пропускания 10%).
КРИОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ, твердотельные электронные устройства (полупроводниковые диоды, транзисторы и др.), к-рые работают при криогенных температурах. Развитие К. п. е значит, степени определяется проблемой повышения чувствительности измерит, электронных устр-a. Глубокое охлаждение — один из наиболее перспективных путей в решении этой проблемы. За счёт понижения темп-ры удаётся улучшить характеристики обычных приборов (ПП диодов, транзисторов). Кроме того, при глубоком охлаждении в твёрдых телах возникают разл. физ. эффекты, к-рые могут быть использованы для создания принципиально новых приборов как для регистрации слабых сигналов, так и для обработки и хранения информации (напр., создания элементов логики и памяти, работающих на основе Джозефсона эффекта в слабосвязанных сверхпроводниках). К важнейшим эффектам, лежащим в основе работы К. п., относятся: явление сверхпроводимости, возникающее в нек-рых металлах и сплавах при темп-pax ниже определённой, наз. критической,- нелинейные объёмные или контактные электрич. явления в охлажденных ПП; нелинейная зависимость ди-электрич. проницаемости нек-рых охлажденных диэлектриков от напряженности электрич. поля (см. Криоэлектро-иика).
Из криоэлектронных элементов обработки и запоминания информации наибольшую известность получили криотроны, принцип действия к-рых основан на изменении электрич. параметров сверхпроводящего элемента под действием сигнала управления. Основой для построения малошумящих криоэлектронных усилителей и смесителей являются К. п диодного или транзисторного типа: охлаждаемые параметрич. ПП диоды, смесит. ПП диоды, полевые транзисторы и др. За счёт охлаждения удаётся существенно снизить уровень собств. шумов этих приборов, повысить их предельную рабочую частоту, коэф. усиления и улучшить др. характеристики. Так, а лучших криоэлектронных полевых транзисторах при их охлаждении до 80 К уровень собств. шумов снижается е 2,5—4 раза, при охлаждении до 20 К — в 5—в раз по сравнению с уровнем шумов при 300 К. Из др. транзистороподобных структур, применяемых в криоэлектронных усилителях и смесителях, особенно перспективны транзисторы с повыш. подвижностью носителей заряда в канале, получившие назв. НЕМТ-тран эис торов (от нач. букв англ. слов High Elekt-ron Mobility Transistor — транзистор с высокой подвижностью эл-ное). Такие транзисторы обеспечивают выигрыш по шумам (в 5—8 раз) и коэф. усиления (до 3—5 дБ) при не очень глубоком уровне охлаждения (до 80 К). Перспективны параметрич. усилители на сверхпроводящих контактах, е к-рых используется эффект Джозефсона. В криоэлектронных смесительных устр-вах СВЧ диапазона наиболее распространены диодные и транзисторные структуры на основе охлаждаемых контактов металл—полупроводник с барьером Шоттки, а также контактов сверхпроводник—изолятор—сверхпроводник (СИС-контактов) с туинелироаанием квазичастиц через слой изоляторе. С помощью СИС-контактов в миллиметровом диапазоне длин волн достигнут квантовый предел чувствительности приёмных устр-в; шумовая темп-pa смесителей на основе СИС-контактов близка к рабочей темп-pa контакта (обычно 1,5—2 К) (рис.). В детекторных СВЧ устр-вах наряду с диодными и транзисторными приборами широко используются К. п. на базе джоэефсоиовских и СИС-контактов; известны также детекторы милли- и субмиллиметрового диапазонов длин волн, работающие на основе объёмного эффекта разогрева электронного газа излучением (и, как следствие,— изменения подвижности эл-нов и электрич. сопротивления) в образцах InSb с проводимостью п-типа, охлаждаемых до гелиевых темп-р ( — 4,2 К).
Криогенные фильтры СВЧ диапазона обычно реализуются на основе последовательности объёмных сверхпроводящих криоэлектронных резонаторов. Характерная особенность таких фильтров — высокие добротность и стабильность параметров, возможность получения узкой полосы пропускания (Af f— 10—ll)> -Линии задержки изготовляют из сверхпроводящих кабелей, а также из сверхпроводящих пленок определённой формы (напр., в виде меандре). Время задержки е таких линиях определяется длиной кабеля (плёнки); в реальных системах оно может варьироваться в пределах от I пс до 1 мкс.
Одними из наиболее перспективных К. п. нового поколения являются сверхпроводящие квантовые интерферометры — скеиды. На основе сквидов разработаны измерит, приборы разл. назначения, гальванометры, вольтметры, компараторы, магнитометры, термометры и др. Практически все эти приборы обладают рекордно высокой чувствительностью.
КРИОЭЛЕКТРОНИКА (от крио.. и электроника), криогенная электроника, направление электроники, охватывающее исследование при криогенных температурах (ниже 120 К) специфич. эффектов взаимодействия эл.-магн. поля с носителями зарядов в твёрдом твле и создание электронных приборов и устройств, работающих ив основе этих эффектов.— криоэлектрониых приборов-
Историческая справка Применение криогенных темп-р в электронике пром масштабах началось в 50-х гг. 20 в. в СССР, США и др. странах, когда были получены важные для радиоэлектроники практич результаты исследований низкотемпературных явлений в твёрдом теле и достигнуты успехи в области криогенной техники по разработке малогабаритных, экономичных и надёжных систем охлаждения Существ, роль в развитии К. сыграли потребности радиоастрономии и космнч. свяэн в радиотелескопах и земных станциях, обладающих высоко-чувствит приёмными трактами, с помощью к-рых можно было бы компенсировать затухания радиоволн при распространении на протяжённых трассах. Применение криогенного оборудования позволило снизить совете, тепловые шумы входных цепей радиоэлектронных устр-в, предназначенных для работы при малом отношении сигнал-шум. В СССР результатом комплексных исследовании св-в охлаждённого твердого тела стало создание в 1967 системы земных станций космич. связи «Орбита» для приёма программ Центрального телевидения через спутник связи «Молния» в диапазоне частот ок. 1 ГГц. В составе приёмной аппаратуры земных станций применялся многокаскадный широкополосный малошумящнй параметрич усилитель, первые каскады к-рого охлаждались жидким азотом. Важным этапом в развитии К. явились разработка в СССР первого мире приёмника субмиллиметрового диапазона длин волн с гелиевым охлаждением и его успешные испытания в 1978 иа борту н-и комплекса «Са-лют-6» — «Союз-27». Установленный 1979 на радиотелескопе АН СССР (РАТАН-600) криоэлектронныи радиометр вывел этот радиотелескоп в разряд одного из самых чувствительных в мире и позволил на порядок увеличить объём информации о радиоизлучении Галактики. В 1984—86 в процессе реализации многоцелевого междунар. проекта «Венера — комвта Гаплея» криоэлектронныи параметрич. усилитель составе радиоприёмной аппаратуры обеспечил приём с расстояния более 100 млн км раднолокац изображения планеты Венера и крупномасштабных телевизионных изображении кометы Галлея с космич. аппаратов «Венера-15», «Венера-16», «Вега-1» и «Вега-2».
Основные разделы К. Совр К. — комплексная область знаний, включающая след. оси разделы: 1) криоэлвктрон-ное материаловедение, охватывающее создание материалов для К. и исследование их электрофиэ. св-в; 2) К. СВЧ (в т. ч. интегральная), разрабатывающая криоэлектрон-ные приборы СВЧ на основе объёмных активных и пассивных элементов, а также криоэлектронные интегральные схемы; 3) сверх проводниковая К., связанная с созданием криоэлектрониых приборов, работающих иа основе таких явлений, как сверхпроводимость, Джоэефсона эффект, квантование магн. потока в односвяэиых сверхпроводниках; 4) интегральная К. для вычислит, техники, использующая перечисленные и др. явления в плёночных структурах для создания ИС, элементов памяти большой емкости, быстродействующих переключателей и др. устр-в для ЭВМ на основе сверхпроводящих элементов, охлаждаемых транзисторных структур; 5) инфракрасная К., решающая задачи создания криоэлектрониых блоков и систем, работающих в диапазоне ИК волн.
Физические основы К. Действие криоэлектрониых приборов основано на раэл фиэ. явлениях и эффектах, происходящих в сверхпроводниках, ПП, проводниках и диэлектриках при криогенных темп-pax Одним из важнейших для К. эффектов является сверхпроводимость. Практич. применение сверхпроводимости в К. базируется в основном на эффекте Джоэефсона, с к-рым связано создание элементов ЭВМ, парамвтрич. усилителей, генераторных, смесит, н детекторных устр-в, магнитометров, болометров, резонаторов, элементов антенно-фидерных устр-в.
ПП материалы для К. подразделяются на широкоэонные (Si, Gb, GaAs и др.) и уэкозонные (InSb, PbS и др.). Первые получили широкое распространение в криоэлектрониых параметрич. усилителях, транзисторных усилителях, смесит, и детекторных устр-вах На основе уэкозонных ПП созданы криогенные магнитодиоды, ИК приёмники, лазеры, биполярные транзисторы, параметрич и смеент. СВЧ диоды.
Ряд диэлектриков (в частности, параэлектриков — титаната стронция, танталата калия, титаната кадмия) при криогенных темп-pax характеризуются ярко выраженной зависимостью диэлектрич. проницаемости от приложенного напряжения, что обеспечивает возможность создания конденсаторов с электрически управляемой ёмкостью На основе такого конденсатора создан параэлектрич. параметрич. усилитель. Области применение К.; современное сое то мнив и перспективы развития. Приборы К. находят асе более широкое применение в аппаратуре для радноастрономич. исследований с использованием криорадиометров измерит, аппаратуре, медицинской диагност и ч. аппаратуре (радиотврмометрия, магнитокардиогрвфия и др.), системах космич. связи, метеорологии и т. д. Соар. криоэлект-ронные сверхмалошумящие приёмно-усилит. устр-ва характеризуются чрезвычайно высокой чувствительностью (шумовая темп-pa достигает неск. К; рис. 2) и широкой полосой (10—15% от центр, частоты).
Перспективы развития К. связаны с поисками новых материалов, в частности относительно высокотемпературных сверхпроводников, напр. на основе металлооксидоа (керамики, на к-рой в 1987 получена сверхпроводимость при темп-ре "И 00 К), совершенствованием технологии создания элементов микронных и субмикронных размеров, развитием криогенной техники, разработкой многофункциональных устр-в в гибридио-интегральном исполнении с резким уменьшением габаритных размеров и улучшением технико-экономич. характеристик криогенных систем. К осн. направлениям разработок в области К. относятся: повышение частотного диапазона криоэлектронных приемно-усилит. систем водородного (или азотного) уровня охлаждения на основе ПП параметрич. усилителей до верх, границы сантиметрового диапазона длин волн; создание криоэлектронных малошумящих высоконадёжных и дешевых транзисторных усилителей сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин аолн на транзисторах с высокой подвижностью эл-ноа (НЕМТ-транзисторах); освоение миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн не основе смесительных (на диодах с барьером Шотт-ки), ПП параметрич. и сверх проводниковых устр-в с предельно малыми шумами; совершенствование и пром. выпуск ИК приемников раз л. уровня охлаждения; создание и пром. выпуск сверхпроводникоеых приборов для вычислит, техники, а также сверхпроводникоеых магнитометров, высокостабильных генераторов, резонаторов, фильтров, детекторов; повышение степени интеграции криоэлектронных СВЧ устр-в с использованием в одном криостате разл. функцион. узлов (охлаждаемой малошу-мящей антенны, усилителя, стабилизир. генератора, фильтра и др.).