Колебания неизотермической N/S границы с высокой частотой и большой амплитудой

Abstract

В рамках феноменологического подхода, основанного на уравнении теплового баланса и зависимости критической температуры сверхпроводника от величины тока, теоретически исследовано воздействие высокочастотного тока большой амплитуды и произвольной формы на неизотермическое равновесие колеблющейся межфазной границы в длинном сверхпроводнике. Введено усредненное самосогласованное температурное поле быстро осциллирующей неизотермической N/S границы (теплового кинка), позволяющее выйти за пределы известной концепции среднеквадратичного нагрева и учесть влияние формы колебаний тока. Применительно к экспериментам по воздействию СВЧ излучения большой мощности на вольтамперные характеристики (ВАХ) сверхпроводящих пленок проведена классификация и построены семейства ВАХ для неоднородных сверхпроводников, по которым пропускается ток, содержащий высокочастотную компоненту большой амплитуды. Ряд ВАХ имеет гистерезис тепловой природы.

В рамках феноменологічного підходу, заснованого на рівнянні теплового балансу і залежності критичної температури надпровідника від величини струму, теоретично досліджено вплив високочастотного струму великої амплітуди і довільної форми на рівновагу неізотермічної міжфазної межі в довгому надпровіднику. Введено усереднене самоузгоджене температурне поле швидко осцилюючої неізотермічної N/S межі (теплового кінка), що дозволяє вийти за межі відомої концепції середньоквадратичного нагріву і врахувати вплив форми коливань струму. Стосовно до експериментів щодо впливу НВЧ випромінювання великої потужності на вольт-амперні характеристики (ВАХ) надпровідних плівок проведено класифікацію і побудовано сім’ї ВАХ для неоднорідних надпровідників, по яким пропускається струм, що містить високочастотну компоненту великої амплітуди. Низка ВАХ має гістерезис теплової природи.

Within the framework of a phenomenological approach based on the heat balance equation and the current dependence of the critical temperature of the superconductor, the effect of high-frequency current of large amplitude and arbitrary waveform on the non-isothermal balance of an oscillating N/S interface in a long superconductor was studied. Self-consistent average temperature field of the rapidly oscillating non-isothermal N/S boundary (heat kink) was introduced, which allowed us to go beyond the well-known concept of mean-square heating and consider the effect of the current waveform. With regard to experiments on the effects of high-power microwave radiation on the current-voltage (IV) characteristics of superconducting films, their classification was performed and the families of IV curves of inhomogeneous superconductors carrying a current containing a high-frequency component of large amplitude. Several IV curves exhibited a hysteresis of thermal nature.