第五章 超導體

1、 5.2.4 半導體接觸半導體接觸 2 -結結一一.-結的形成結的形成在一塊在一塊 n 型半導體基片的一側摻入型半導體基片的一側摻入較高濃度的受主雜質(zhì)，由于雜質(zhì)的較高濃度的受主雜質(zhì)，由于雜質(zhì)的補償作用，該區(qū)就成為型半導體。補償作用，該區(qū)就成為型半導體。由于區(qū)的電子向區(qū)擴散，區(qū)的由于區(qū)的電子向區(qū)擴散，區(qū)的空穴向區(qū)擴散，空穴向區(qū)擴散，在型半導體和在型半導體和型半導體的交界面附近產(chǎn)生了一個電型半導體的交界面附近產(chǎn)生了一個電場場,稱為內(nèi)稱為內(nèi)建場建場。內(nèi)建場大到一定內(nèi)建場大到一定程度程度,不再有凈電不再有凈電荷的流動，達到荷的流動，達到了新的平衡。了新的平衡。在型在型 n型交界面型交界面附近形成的這種

2、特附近形成的這種特殊結構稱為殊結構稱為P-N結，結，約約0.1 m厚。厚。P-N結結阻阻En型型p型型內(nèi)建場阻止電子內(nèi)建場阻止電子和空穴進一步擴和空穴進一步擴散，記作散，記作 。阻阻EP-N結處存在電勢差結處存在電勢差Uo。 也阻止也阻止 N區(qū)區(qū)帶負電的電子進帶負電的電子進一步向一步向P區(qū)區(qū)擴散。擴散。它阻止它阻止 P區(qū)區(qū)帶正電的空穴進帶正電的空穴進一步向一步向N區(qū)區(qū)擴散；擴散；U00eU 電子能級電子能級電勢曲線電勢曲線電子電勢能曲線電子電勢能曲線P-N結結考慮到考慮到P-結的存在，半導體中電子結的存在，半導體中電子的能量應考慮進這內(nèi)建場帶來的電子的能量應考慮進這內(nèi)建場帶來的電子附加勢能。附

3、加勢能。 電子的能帶電子的能帶出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。空帶空帶空帶空帶P-N結結0eU 施主能級施主能級受主能級受主能級滿帶滿帶滿帶滿帶二二 . -結的單向?qū)щ娦越Y的單向?qū)щ娦? 正向偏壓正向偏壓在在-結結的的p型區(qū)接型區(qū)接電源正極，電源正極，叫正向偏壓。叫正向偏壓。阻擋層勢壘被削弱、變窄，阻擋層勢壘被削弱、變窄，有利于空穴有利于空穴向向N區(qū)運動，電子向區(qū)運動，電子向P區(qū)運動，區(qū)運動， 形成正向電流（形成正向電流（m級）。級）。Ep型型n型型I阻阻E外加正向電壓越大，外加正向電壓越大，正向電流也越大，正向電流也越大，而且是呈非線性的而且是呈非線性的伏安特性伏安特性(圖為鍺管圖為鍺管)。V（

4、伏）（伏）（毫安）（毫安）正向正向00.21.0I. 反向偏壓反向偏壓在在-結的型區(qū)接電源負極結的型區(qū)接電源負極,叫反向偏壓。叫反向偏壓。阻擋層勢壘增阻擋層勢壘增大、變寬，大、變寬，不不利于空穴向利于空穴向區(qū)運動，也不區(qū)運動，也不利于電子向利于電子向P區(qū)運動區(qū)運動,沒有正沒有正向電流。向電流。Ep型型n型型I阻阻E但是，由于少數(shù)但是，由于少數(shù)載流子的存在，載流子的存在，會形成很弱的反會形成很弱的反向電流，向電流，當外電場很強當外電場很強,反向電壓超過某一數(shù)值后，反向電壓超過某一數(shù)值后，反向電流會急劇增大反向電流會急劇增大-反向擊穿。反向擊穿。稱為漏電流稱為漏電流（ 級）。級）。擊穿電壓擊穿電壓

5、V(伏伏)I-（微安）（微安）反向反向-20-30利用利用P-N結結 可以作成具有整流、開關等可以作成具有整流、開關等作用的晶體二極管作用的晶體二極管（diode）。）。超導現(xiàn)象及其基本概念超導現(xiàn)象及其基本概念 技術上的重大成就往往技術上的重大成就往往帶來科學上的新發(fā)現(xiàn)。帶來科學上的新發(fā)現(xiàn)。1908年荷蘭物理學家年荷蘭物理學家H.K.Onners成功地獲得了液氦，使得可成功地獲得了液氦，使得可以獲得低達以獲得低達4.2K的低溫技術。的低溫技術。這樣，他就利用這項技術試這樣，他就利用這項技術試驗金屬在低溫下時的電阻。驗金屬在低溫下時的電阻。三年后的三年后的1911年，他發(fā)現(xiàn)當年，他發(fā)現(xiàn)當Hg在液

6、氦中溫度下降到在液氦中溫度下降到4.2K時，其電阻出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，時，其電阻出現(xiàn)反常現(xiàn)象，迅速降低到無法檢測的程度。迅速降低到無法檢測的程度。這是人類第一次發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)這是人類第一次發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象。象。 5.3 超導體 不久，昂尼斯又發(fā)現(xiàn)了其他幾種金屬也可進入不久，昂尼斯又發(fā)現(xiàn)了其他幾種金屬也可進入“超超導態(tài)導態(tài)”，如錫和鉛。錫的轉(zhuǎn)變，如錫和鉛。錫的轉(zhuǎn)變 溫度為溫度為3.8K，鉛的，鉛的轉(zhuǎn)變溫度為轉(zhuǎn)變溫度為6K。由于這兩種金屬的易加工特性，。由于這兩種金屬的易加工特性，就可以在無電阻狀就可以在無電阻狀 態(tài)下進行種種電子學試驗。此態(tài)下進行種種電子學試驗。此后，人們對金屬元素進行試驗，發(fā)現(xiàn)鈹、鈦、鋅、后

7、，人們對金屬元素進行試驗，發(fā)現(xiàn)鈹、鈦、鋅、鎵、鎵、 鋯、鋁、锘等鋯、鋁、锘等24種元素是超導體。從此，超種元素是超導體。從此，超導體的研究進入了一個嶄新的階段。導體的研究進入了一個嶄新的階段。 基本概念基本概念 材料的電阻隨著溫度的降低會發(fā)生降材料的電阻隨著溫度的降低會發(fā)生降低，某些材料會出現(xiàn)當溫度降低到某一程度時出現(xiàn)低，某些材料會出現(xiàn)當溫度降低到某一程度時出現(xiàn)電阻突然消失的現(xiàn)象，我們稱之為超導現(xiàn)象電阻突然消失的現(xiàn)象，我們稱之為超導現(xiàn)象。人們。人們將這種以零電阻為特征的材料狀態(tài)稱作為超導態(tài)。將這種以零電阻為特征的材料狀態(tài)稱作為超導態(tài)。超導體從正常狀態(tài)（電阻態(tài)）過渡到超導態(tài)（零電超導體從正常狀態(tài)

8、（電阻態(tài)）過渡到超導態(tài)（零電阻態(tài)）的轉(zhuǎn)變稱作正常態(tài)超導態(tài)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變時的阻態(tài)）的轉(zhuǎn)變稱作正常態(tài)超導態(tài)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變時的溫度溫度T TC C稱作這種超導體的臨界溫度。也就是說，零稱作這種超導體的臨界溫度。也就是說，零電阻和轉(zhuǎn)變溫度電阻和轉(zhuǎn)變溫度T TC C是超導體的第一特征。是超導體的第一特征。 R/R04.0004.400.00000.00050.00100.00150.0020T/K臨界溫度臨界溫度低溫下汞的電阻溫度關系低溫下汞的電阻溫度關系 對于氧化物對于氧化物超導體，其轉(zhuǎn)變超導體，其轉(zhuǎn)變溫度范圍較寬溫度范圍較寬.0.9R00.5R00.1R0R0TORTeTmTs氧化物超

9、導體的轉(zhuǎn)變溫度氧化物超導體的轉(zhuǎn)變溫度 電阻從起始電阻從起始轉(zhuǎn)變處下降到一轉(zhuǎn)變處下降到一半時對應的溫度半時對應的溫度定義為轉(zhuǎn)變溫度定義為轉(zhuǎn)變溫度. . TDTD （1 1）零電阻）零電阻 超導體處于超導態(tài)時電阻完全超導體處于超導態(tài)時電阻完全消失，若形成回路，一旦回路中有電流，該電流將消失，若形成回路，一旦回路中有電流，該電流將無衰減地持續(xù)下去無衰減地持續(xù)下去. . （2 2）臨界磁場與臨界電流）臨界磁場與臨界電流 材料的超導態(tài)可材料的超導態(tài)可以被外加磁場破壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)，這種破壞超導以被外加磁場破壞而轉(zhuǎn)入正常態(tài)，這種破壞超導態(tài)所需的最小磁場強度稱為臨界磁場態(tài)所需的最小磁場強度稱為臨界磁場. .臨

10、界磁場的臨界磁場的存在，限制了超導體中能夠通過的電流存在，限制了超導體中能夠通過的電流. .當通過超當通過超導體的電流超過某一電流值時，超導態(tài)被破壞，導體的電流超過某一電流值時，超導態(tài)被破壞，此電流稱為臨界電流此電流稱為臨界電流. .5.3.1 超導態(tài)的重要特征 逐漸增大磁場到達一定值逐漸增大磁場到達一定值后，超導體會從超導態(tài)變?yōu)楹螅瑢w會從超導態(tài)變?yōu)檎B(tài)，把破壞超導電性所正常態(tài)，把破壞超導電性所需的最小磁場稱為臨界磁場，需的最小磁場稱為臨界磁場，記為記為Hc。有經(jīng)驗公式：有經(jīng)驗公式： Hc(T)=Hc(0)(1-T2/Tc2)正常態(tài)正常態(tài)HHc(0)TcT超導態(tài)超導態(tài) 超導體無阻載流的能

11、力也超導體無阻載流的能力也是有限的，當通過超導體中是有限的，當通過超導體中的電流達到某一特定值時，的電流達到某一特定值時，又會重新出現(xiàn)電阻，使其產(chǎn)又會重新出現(xiàn)電阻，使其產(chǎn)生這一相變的電流稱為臨界生這一相變的電流稱為臨界電流，記為電流，記為Ic。目前，常用。目前，常用電場描述電場描述Ic(V) ，即當每厘米，即當每厘米樣品長度上出現(xiàn)電壓為樣品長度上出現(xiàn)電壓為1 V時所輸送的電流。時所輸送的電流。Ic(V)IV失超 邁斯納效應又叫完全抗邁斯納效應又叫完全抗磁性，磁性，1933年邁斯納發(fā)現(xiàn)，年邁斯納發(fā)現(xiàn)，超導體一旦進入超導狀態(tài)，超導體一旦進入超導狀態(tài)，體內(nèi)的磁通量將全部被排體內(nèi)的磁通量將全部被排出體

12、外，磁感應強度恒為出體外，磁感應強度恒為零，且不論對導體是先降零，且不論對導體是先降溫后加磁場，還是先加磁溫后加磁場，還是先加磁場后降溫，只要進入超導場后降溫，只要進入超導狀態(tài)，超導體就把全部磁狀態(tài)，超導體就把全部磁通量排出體外。通量排出體外。NNS降溫降溫加場加場S注：注：S表示超導態(tài)表示超導態(tài)N表示正常態(tài)表示正常態(tài)觀察邁納斯效應的磁懸浮試驗觀察邁納斯效應的磁懸浮試驗在錫盤上放一條永久磁鐵，當溫度在錫盤上放一條永久磁鐵，當溫度低于錫的轉(zhuǎn)變溫度時，小磁鐵會離低于錫的轉(zhuǎn)變溫度時，小磁鐵會離開錫盤飄然升起，升至一定距離后，開錫盤飄然升起，升至一定距離后，便懸空不動了，這是由于磁鐵的磁便懸空不動了，

13、這是由于磁鐵的磁力線不能穿過超導體，在錫盤感應力線不能穿過超導體，在錫盤感應出持續(xù)電流的磁場，與磁鐵之間產(chǎn)出持續(xù)電流的磁場，與磁鐵之間產(chǎn)生了排斥力，磁體越遠離錫盤，斥生了排斥力，磁體越遠離錫盤，斥力越小，當斥力減弱到與磁鐵的重力越小，當斥力減弱到與磁鐵的重力相平衡時，就懸浮不動了。力相平衡時，就懸浮不動了。o 正常金屬低溫比熱容AT+BT3o 在TTC的零磁場下，超導體比熱容發(fā)生根本改變o 電子對熱容的線性貢獻變?yōu)橹笖?shù)形式o 對于低溫超導體，理論和實驗都表明能隙 具有kTC量級2exp/()kT5.3.2超導體三個性能指標201cccTBBT5.3.3 兩類超導體o 有兩個臨界磁場：下臨界磁場

14、和上臨界磁場o 在溫度低于Tc條件下，外磁場BaBc1時，II類超導體與I類超導體相似，都處于邁斯納狀態(tài)（B=0），當外磁場Ba介于Bc1和Bc2之間時，II類超導體處于混合態(tài)（也稱渦旋態(tài)）o 部分區(qū)域有磁感應線穿過，屬于正常態(tài)，它的周圍卻是超導態(tài)o 超導態(tài)仍具有零電阻特性o 當外磁場Ba達到Bc2時，正常態(tài)數(shù)目增多到彼此相接觸，整體超導體都變成了正常態(tài)o II類超導體按其磁化曲線是否可逆，又分為理想的和非理想的II超導體5.3.4超導現(xiàn)象的物理本質(zhì)o BCS理論（巴丁J. Bardeen，庫柏L. N. Cooper，施瑞弗J. R. Sehriffer）o 超導體中的電子在超導態(tài)時，電子之

15、間存在著特殊的吸引力，而不是正常態(tài)時電子之間的靜電斥力o 使電子雙雙結成電子對（超導態(tài)電子與晶格點陣間相互作用產(chǎn)生的結果）o 產(chǎn)生庫柏電子對（動量和自旋方向相反的兩個電子） 19571957年巴丁（年巴?。↗.Bardeen) )、庫（、庫（L.V.Cooper) )和施里弗（和施里弗（J.R.Schrieffer) )提出一個超導電性的微提出一個超導電性的微觀理論，稱為觀理論，稱為BCS理論理論. . 從正常態(tài)到超導態(tài)的轉(zhuǎn)變非常迅速，因此人從正常態(tài)到超導態(tài)的轉(zhuǎn)變非常迅速，因此人們設想這種變化應該是電子態(tài)的轉(zhuǎn)變，因電子的們設想這種變化應該是電子態(tài)的轉(zhuǎn)變，因電子的質(zhì)量小、反應快；但是同位素效應又

16、說明這種轉(zhuǎn)質(zhì)量小、反應快；但是同位素效應又說明這種轉(zhuǎn)變與晶格的質(zhì)量有一定關系變與晶格的質(zhì)量有一定關系.格波格波 電子在離子晶格間運動時，電子密度有起電子在離子晶格間運動時，電子密度有起伏，當電子在某處集中時，會對附近的離子晶格伏，當電子在某處集中時，會對附近的離子晶格產(chǎn)生吸引，從而使離子產(chǎn)生振動，并以波的形式產(chǎn)生吸引，從而使離子產(chǎn)生振動，并以波的形式在點陣中傳播，這種波稱為格波在點陣中傳播，這種波稱為格波.聲子聲子 格波是量子化的，其量子稱為聲子格波是量子化的，其量子稱為聲子. .形成格形成格波的過程相當于電子發(fā)射出一個聲子波的過程相當于電子發(fā)射出一個聲子. .庫珀對庫珀對 傳播著的正電荷區(qū)又

17、可以吸引另一個運動傳播著的正電荷區(qū)又可以吸引另一個運動著的電子，相當于電子吸引了聲子，兩個電子通過著的電子，相當于電子吸引了聲子，兩個電子通過交換聲子產(chǎn)生了間接的吸引作用交換聲子產(chǎn)生了間接的吸引作用. 對于某些材料，對于某些材料，在一定的低溫條件下，交換聲子的兩個電子可以束在一定的低溫條件下，交換聲子的兩個電子可以束縛在一起形成一個電子對，稱為庫珀對縛在一起形成一個電子對，稱為庫珀對.電子A1p電子B2p（聲子）q 電子電子A 聲子聲子 電子電子B2pq+1pq-BCS理論理論 處在超導態(tài)的電子，不是單獨一個個存在的，而是處在超導態(tài)的電子，不是單獨一個個存在的，而是配成庫珀對存在的，配對的電子

18、，其自旋方向相反，動量配成庫珀對存在的，配對的電子，其自旋方向相反，動量的大小相等而方向相反，總動量為零的大小相等而方向相反，總動量為零. .庫珀對作為整體與庫珀對作為整體與晶格作用，因此一個電子若從晶體得到動量，則另一個電晶格作用，因此一個電子若從晶體得到動量，則另一個電子必失去動量，作為整體，不與晶格交換動量，也不交換子必失去動量，作為整體，不與晶格交換動量，也不交換能量，能自由地通過晶格，因此沒有電阻能量，能自由地通過晶格，因此沒有電阻. . 當溫度大于臨界溫度時，熱運動使庫珀對分散為正當溫度大于臨界溫度時，熱運動使庫珀對分散為正常電子，超導態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)常電子，超導態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài). 當磁場

19、強度達到臨界強度時，磁能密度等于庫珀對當磁場強度達到臨界強度時，磁能密度等于庫珀對的結合能密度，所有庫珀對都獲得能量而被撤散，超導的結合能密度，所有庫珀對都獲得能量而被撤散，超導態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài).5.3.5 超導體的應用超導體的應用 過去在供電線路上啟動一個大的常規(guī)電磁體耗電過多甚至會使一個城市過去在供電線路上啟動一個大的常規(guī)電磁體耗電過多甚至會使一個城市的燈光變暗。利用超導磁體就沒有這個問題了，一個五萬高斯的中型常的燈光變暗。利用超導磁體就沒有這個問題了，一個五萬高斯的中型常規(guī)電磁體可重達規(guī)電磁體可重達2020噸，而超導磁體只不過幾十公斤。造成重量差別如此噸，而超導磁體只不過幾十公斤

20、。造成重量差別如此懸殊的主要原因是由于超導線的載流能力比普通導線高出成百上千倍的懸殊的主要原因是由于超導線的載流能力比普通導線高出成百上千倍的緣故，另外由于電阻產(chǎn)生熱量的緣故，常規(guī)電磁體在磁場太高時，由于緣故，另外由于電阻產(chǎn)生熱量的緣故，常規(guī)電磁體在磁場太高時，由于大電流產(chǎn)生的熱量也較大，會導致電線絕緣體的熔解，這就造成了一個大電流產(chǎn)生的熱量也較大，會導致電線絕緣體的熔解，這就造成了一個磁場強度最高限的問題。超導磁體發(fā)熱量小，所以沒有這個限制，同時磁場強度最高限的問題。超導磁體發(fā)熱量小，所以沒有這個限制，同時體積和質(zhì)量也較小，因此有很大的優(yōu)勢。科學研究中用超導體制造的離體積和質(zhì)量也較小，因此有

21、很大的優(yōu)勢?？茖W研究中用超導體制造的離子加速器體積更小，加速效果也更好。發(fā)電機的輸出容量與磁感應強度、子加速器體積更小，加速效果也更好。發(fā)電機的輸出容量與磁感應強度、電樞電流密度成正比，用銅鐵等制成常規(guī)電機由于受磁化電荷的飽和強電樞電流密度成正比，用銅鐵等制成常規(guī)電機由于受磁化電荷的飽和強度所限，磁感應強度難以大幅增加。若采用超導材料，磁感應強度可提度所限，磁感應強度難以大幅增加。若采用超導材料，磁感應強度可提高高5-155-15倍，而載流能力可以提高倍，而載流能力可以提高10-10010-100倍。這樣超導電機的輸出功率就倍。這樣超導電機的輸出功率就可以大大增加，同時電機重量也可以大大減輕。

22、可以大大增加，同時電機重量也可以大大減輕。 超導發(fā)電機在電力領域，利用超導線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5萬6萬高斯，超導發(fā)電機的單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高510倍，達1萬兆瓦，而體積卻減少1/2，整機重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50。 超導發(fā)電機，擁有兩萬千瓦的功率300KW超導單極300發(fā)電機 完全導電性的運用完全導電性的運用 超導體的零電阻性在電能輸送、能源的節(jié)約上超導體的零電阻性在電能輸送、能源的節(jié)約上的運用仍然是最主要的運用之一。當前為了的運用仍然是最主要的運用之一。當前為了降低費用，長距離輸電主要采用高壓架空降低費用，長距離輸電主要采用高壓架空（HVOHHVOH）線路。現(xiàn)在

23、實際運行的線路最高電）線路?，F(xiàn)在實際運行的線路最高電壓是單相壓是單相765KV765KV。隨著電壓的增加和功率水平。隨著電壓的增加和功率水平的提高，在人口密集的大城市里這樣的通道的提高，在人口密集的大城市里這樣的通道是很不經(jīng)濟，甚至是不可能的。然而超導電是很不經(jīng)濟，甚至是不可能的。然而超導電纜比任何技術上的競爭對手有較高的功率密纜比任何技術上的競爭對手有較高的功率密度。度。超導輸電線路 超導材料還可以用于制作超導電線和超導變壓器，從而把電力幾乎超導材料還可以用于制作超導電線和超導變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁導線輸電，約有無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁

24、導線輸電，約有15%15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達的電能損耗在輸電線路上，光是在中國，每年的電力損失即達10001000多億度。若改為超導輸電，節(jié)省的電能相當于新建數(shù)十個大型發(fā)電多億度。若改為超導輸電，節(jié)省的電能相當于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠。廠。超導導線(含2120根微米直徑之鈮鈦合金纖維)電纜芯、低溫容器、終端和冷卻系統(tǒng)四個部分高溫超導電纜的國際市場在2010年左右可望達到15億美元鉍系高溫超導直流電纜 超導變壓器超導電機超導限流器是利用超導體的超導超導限流器是利用超導體的超導/ /正常態(tài)轉(zhuǎn)變特性，有正常態(tài)轉(zhuǎn)變特性，有效限制電力系統(tǒng)故障短路電流，能夠快速和有效地達

25、效限制電力系統(tǒng)故障短路電流，能夠快速和有效地達到限流作用的一種電力設備。作用：到限流作用的一種電力設備。作用：1.1.增強電力系統(tǒng)增強電力系統(tǒng)的的安全性安全性；2.2. 增加電力系統(tǒng)的增加電力系統(tǒng)的可靠性可靠性；3.3. 提高電力質(zhì)提高電力質(zhì)量量；4.4. 能夠與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)保護設施兼容；能夠與現(xiàn)有的電力系統(tǒng)保護設施兼容；5.5. 通過通過調(diào)節(jié)允許的電流峰值增加電力系統(tǒng)的靈活性；調(diào)節(jié)允許的電流峰值增加電力系統(tǒng)的靈活性；6.6. 減少減少電力系統(tǒng)線路中的斷路器和熔斷器的使用，延緩電力電力系統(tǒng)線路中的斷路器和熔斷器的使用，延緩電力設備的更新以降低成本；設備的更新以降低成本；7. 7. 提高系統(tǒng)的

26、運行容量。提高系統(tǒng)的運行容量。 專家們預言，就高溫超導體在電力系統(tǒng)中的應用專家們預言，就高溫超導體在電力系統(tǒng)中的應用而言，最先得到實際應用的將可能是超導限流器。并而言，最先得到實際應用的將可能是超導限流器。并預計，超導限流器的國際市場在預計，超導限流器的國際市場在20102010年左右將可望達年左右將可望達到到3535億美元億美元超導限流器超導儲能超導儲能超導儲能裝置是利用超導線圈將電磁能直超導儲能裝置是利用超導線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網(wǎng)接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網(wǎng)或其它負載的一種電力設施或其它負載的一種電力設施。一般由超導。一般由超導線圈、低溫容器、制冷裝置、

27、變流裝置和線圈、低溫容器、制冷裝置、變流裝置和測控系統(tǒng)幾個部件組成。測控系統(tǒng)幾個部件組成。優(yōu)點：優(yōu)點：1.1. 可長期無損耗地儲存能量，其轉(zhuǎn)換效可長期無損耗地儲存能量，其轉(zhuǎn)換效率可達率可達95%95%； 2. 2.可通過采用電力電子器件的變流器可通過采用電力電子器件的變流器實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，響應速度快（毫秒實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，響應速度快（毫秒級）；級）； 3. 3. 由于其儲能量與功率調(diào)制系統(tǒng)的容由于其儲能量與功率調(diào)制系統(tǒng)的容量可獨立地在大范圍內(nèi)選取，可建成所需量可獨立地在大范圍內(nèi)選取，可建成所需的大功率和大能量系統(tǒng)；的大功率和大能量系統(tǒng)； 4. 4. 除了真空和制冷系統(tǒng)外沒有轉(zhuǎn)動部除了真空和制冷系統(tǒng)外沒有轉(zhuǎn)動部分，使用壽命長；分，使用壽命長； 5. 5.在