約瑟夫森效應(yīng)

　　1962年約瑟夫森曾經(jīng)預(yù)言，當(dāng)庫(kù)珀電子對(duì)從一個(gè)超導(dǎo)體穿過一層極薄的絕緣體到另一個(gè)超導(dǎo)體時(shí)，將會(huì)有如下現(xiàn)象發(fā)生：

　　(1)超導(dǎo)電流穿過絕緣體時(shí)不會(huì)有電壓降，產(chǎn)生這一現(xiàn)象時(shí)所能流過的最大電流稱為臨界電流；

　　(2)在限定的電壓范圍內(nèi)，除了有正常的傳導(dǎo)電流外，還有交流超導(dǎo)電流存在并使絕緣層兩端產(chǎn)生電壓降，AC電流的頻率f 與絕緣層兩端的電壓U 正比。

　　其中，e為電子電荷；h為普朗克常量。

　　以上預(yù)言很快為以后的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。(1)稱為直流約瑟夫森效應(yīng)；(2)稱為交流約瑟夫森效應(yīng)。其中交流約瑟夫森效應(yīng)成為建立現(xiàn)代量子電壓自然基準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

　　當(dāng)直流電流通過超導(dǎo)隧道結(jié)時(shí)，只要電流值低于某一臨界電流Ic，則與一塊超導(dǎo)體相似，結(jié)上不存在任何電壓，即流過結(jié)的是超導(dǎo)電流。但一旦超過臨界電流值，結(jié)上即出現(xiàn)一個(gè)有限的電壓，結(jié)的性狀過渡到正常電子的隧道特性。這種超導(dǎo)隧道結(jié)能夠承載直流超導(dǎo)電流的現(xiàn)象，稱為直流約瑟夫森效應(yīng)。

　　如果在超導(dǎo)結(jié)的結(jié)區(qū)兩端加上一直流電壓V（當(dāng)然，這時(shí)電流大于臨界電流）,在結(jié)區(qū)就出現(xiàn)高頻的超導(dǎo)正弦波電流，其頻率與所施加的直流電壓成正比，有如下關(guān)系式

　　比例常數(shù)2e/h=483.6×106Hz/μV。

　　這時(shí)，結(jié)區(qū)以同樣的頻率（若所加電壓是幾微伏，則在微波區(qū)域；若為幾毫伏，則在遠(yuǎn)紅外波段）向外輻射電磁波。超導(dǎo)隧道結(jié)這種能在直流電壓作用下，產(chǎn)生超導(dǎo)交流電流，從而能輻射電磁波的特性，稱為交流約瑟夫森效應(yīng)。