Young Scientist School – 2016

Young Scientist School – 2016 ____________________________________________________________________ 28 происходит дальнейшее усиление при комнатной температуре. Величина требуемого коэффициента усиления зависит от условий проведения эксперимента. Теория В настоящее время широкое распространение в криогенной электронике получили полупроводниковые усилители на основе транзисторов высокой подвижности электронов (ТВПЭ), называемые также HEMT транзисторы (от английского High electron mobility transistor). Их главное отличие - возможность обеспечивать линейный коэффициент усиления в широкой полосе частот в том числе при криогенных температурах [1-5]. Кроме того, они обладают низким уровнем диссипативной мощности и малой шумовой температурой, что актуально при конечной мощности охлаждения в рефрижераторе растворения и высокой чувствительности эксперимента. В последнее время, параллельно с HEMT технологией активно развивается биполярная технология с гетеропереходами. Созданные на ее основе SiGe транзисторы обладают схожими частотными параметрами, что и HEMT. Так же как и HEMT приборы, усилители на основе SiGe транзисторов способны работать при криогенных температурах [6-8] и обеспечивают постоянный коэффициент усиления до десятков ГГц [9- 10], что делает возможным их использование в криоэлектронике. Хотя по сравнению с HEMT усилителями у них меньше коэффициент усиления, этот недостаток компенсируется лучшей стабильностью и меньшим фазовым шумом [11]. Результаты и обсуждение Было выполнено измерение передаточных параметров усилителя. Для этого использовался векторный анализатор цепей ZVL 13, компании Rohde & Schwarz с максимальной аналоговой полосой частот 13 GHz . Коэффициент усиления по напряжению при фиксированной температуре 800 mK составил 15 dB при рабочей полосе усилителя до 4 GHz . Напряжение питания усилителя +1,2 V при максимальном токе потребления 800 uA . Таким образом, максимальная мощность рассеяния усилителя составила  1 mW . Данный усилитель был интегрирован в систему измерения сверхпроводникового кубита, связанного с микроволновым копланарным резонатором [12]. Для увеличения отношения сигнал/шум измерительной системы по схожей схеме был спроектирован дополнительный SiGe трехкаскадный усилитель, который был включен последовательно к первым двум каскадам. Оба усилителя расположены на этапе охлаждения при температуре 800 mK. Общий коэффициент усиления на двух криогенных усилителях составил 35 дБ в полосе до 4 ГГц. На рисунке 1 показана амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) высокодобротного сверхпроводникового резонатора, сигналы с которого усилены представленными криогенными усилителями. Уровень входной мощности в сверхпроводниковый резонатор -120 dBm , что соответствует уровню 10 -15 W .