Криоэлектронные магнитные элементы
Криоэлектронные магнитные элементы строятся на основе сверхпроводимости, при которой электрическое сопротивление ряда металлов и сплавов при их охлаждении скачком падает до нуля — ниже определенной критической температуры Tк. Под действием управляющего магнитного поля с напряженностью выше критической Hк, сверхпроводимость исчезает. Чем больше охлажден материал, тем больше магнитное поле требуется для разрушения сверхпроводимости.
Простейший криоэлектронный логический элемент с двумя входами и одним выходом называется криотроном.Конструктивно криотрон выполнен в виде двух тонкопленочных металлических полосок, разделенных диэлектриком и помещенных на сверхпроводящий металлический экран. Полоску для рабочего тока называют вентилем “В”, а для управляющего тока — затвором ”3”. Если затвор помещен поперек вентиля, криотрон называют поперечным (рис. 2.41, а), а если параллельно — продольным (рис. 2.41, б).
При подаче в затвор тока управления, который создает критическое магнитное поле Hк, вентиль переключается из состояния сверхпроводимости в нормальное омическое состояние, при этом его сопротивление увеличивается в 1012 - 1017 раз. Сверхпроводящее состояние затвора не меняется, поскольку он выполнен из материала с более высоким значением магнитного поля Hк, чем вентиль. Если рабочий ток вентиля отображает переменную А, а управляющий ток затвора — переменную В, то криотрон выполняет функцию запрета 
. Включение криотронов для реализации элементарных логических функций переменных показано на рис. 2.42.
В 1962 г. английский физик Б. Джозефсон показал, что сверхпроводимость может возникать в пластинках, разделенных диэлектриком толщиной в несколько нанометров (рис. 2.43, а). При этом происходит туннелирование электроноб. Конструкции, называемые туннельными переходами или переключателями Джозефсона (ПД), имеют вольтамперную характеристику, показанную на рис. 2.43, б.
При токе I0<I<IK (участок 1) переключатель находится в состоянии сверхпроводимости. При достижении значения тока I > Iк (участок 2) сверхпроводимость исчезает и на ПД скачком возникает напряжение 
. Дальнейшее увеличение тока I (участок 3) сопровождается почти линейным ростом напряжения на ПД. Уменьшение тока возможно до минимального значения I0 (участок 4), после чего происходит скачкообразный возврат в состояние сверхпроводимости (участок 1). Такая характеристика с петлей гистерезиса позволяет строить на ПД логические элементы. Например; состоянию сверхпроводимости приписывается значение лог. 0, а его отсутствию, при котором на ПД имеется напряжение, — значение лог. 1.
Магнитное поле “сплющивает” петлю гистерезиса в вертикальном направлении (рис. 2.43, в), в результате чего ПД переключается в нормальное состояние (так называемое “включение”) при меньшем токе Iк. Обратное переключение происходит или после снятия входных сигналов, или специальным понижением тока ПД ниже уровня I0.
Упрощенные схемы логических элементов на ПД показаны на рис. 2.44.
Питание схем — импульсное; ток питания равен 0,32 мА; критический ток — 0,4 мА; управляющий ток — 0,2 мА. Схема ИЛИ включается на входах А или В, а схема И — при совпадении сигналов на входах А и В. Сигнал лог. 1 на выходе элемента НЕТ формируется при условии, что в момент поступления тактового импульс A = 1 и В = 0.
Время переключения ПД составляет пикосекунды, работа переключения равна 10-6 пДж. Плотность компоновки и степень интеграции криоэлектронных элементов достаточно высокие.
К недостаткам криоэлектронных элементов относится сложность обеспечения компактного, экономичного и надежного охлаждения.
Таблица переходов и логическое уравнения D-триггера
Триггером типа Dназывается синхронный запоминающий элемент с двумя устойчивыми состояниями и одним информационным D-входом. Закон функционирования D-триггера описывается логическим уравнением:
