（1）超导的一般概念 超导现象是由荷兰物理学家卡默林·昂内斯（Kamer-lingh Onnes）在1911年实验时首先发现汞（Hg）在液氦温度（4.2K）下失去电阻的现象，并称之为“超导性”。所谓超导性是指当物质材料在温度和磁场都小于一定数值的条件下，导电材料的电阻和体内磁感应强度都突然变为零的性质。具有超导性的物体被称为“超导体”。物质材料从正常态过渡到超导态时的温度称为此物质材料的临界温度（或转变温度），而不同物质材料的临界温度是不同的。例如：汞（Hg）在临界温度Tc=4.15K（K为热力学温度或称绝对温度的单位，绝对零度即为-273.15℃）时，呈现出超导性，而锡的Tc=3.72K（即-269.43℃，摄氏度的符号为“℃”，其定义为t=T-T0：式中t为摄氏温度，T表示热力学温度，T0=273.15K），铌的Tc=9.20K（即-263.95℃）。可以看出，这些物质材料呈现出超导性的温度都非常接近热力学零度，也就是说只有在极低的温度下才呈现出超导性。目前已经发现约40多种金属元素和成百上千种合金与化合物都具有超导体，但是他们的临界温度Tc都较低。
（2）超导性用于输送电力的主要困难及进展 由于超导的零电阻性，长期以来人们非常希望能用在电力系统中输送电力等，以求大大降低电力输送过程的损耗。从超导现象发现以后，经过了几十年的研究和探索，获得了许多重要的进展，但超导技术始终未成为电力系统中电力输送等方面的实用技术。其主要的困难有三个方面：①存在临界磁场和临界电流密度。当超导体处于呈现超导现象的临界温度并保持不变，由零逐步增大外加磁场强度并到某一数值时，超导性也会消失，这时的磁场强度数值称为该超导体的临界磁场Hc，不同超导体的临界磁场值各不相同。同样当超导体处于呈现超导现象的临界温度并保持不变，由零逐步增大通过超导体的电流并到某一数值时，由于通过的电流会产生磁场，超导性也会消失，这时的电流密度数值称为该超导体的临界电流密度Jc。由于在实际应用中，超导体的截面积是一定的，工程上通常用临界电流Ic代替临界电流密度Jc。临界磁场和临界电流都与临界温度有关，因此都是温度的函数。所以超导体呈现超导性必须在临界温度下，所承受的磁场和通过的电流小于该温度下的临界磁场和临界电流。由于超导体的这一特性，当用于实际工程时，通过的电流达到电力输送的应用级数值，产生的磁场就会破坏超导体的超导性，零电阻性消失，其电阻值回复到超导体物质材料的常态值。②要使超导体获得超导性所需极低温度的制冷设备费用和维持这一温度的电力成本。③采用常规导体技术及其已经形成的输配电技术和相关设施，相对超导技术形成的输配电技术和相关设施，在价格上更低廉，使超导技术的实际应用在商业上显得不经济，阻碍了超导技术的产业化进程。
1933年，迈斯纳（Meissner）和奥森菲尔德（Oschenfeld）发现，处于弱磁场中的超导体会将磁场从内部排斥出来，这就是迈斯纳效应。第一个被广泛接受的完整的超导微观理论是1957年由三位美国物理学家巴丁（JohnBardeen）、库帕（Leon Cooper）和施里弗（John Schrieffer）创建的，从微观上阐述了超导的量子机械现象，他们的这一超导理论被称为BCS理论。以后科学家又发现对于超导合金，磁场可以透入超导体的内部，但不破坏超导性，持续电流仍然存在，这类超导体称为第二类超导体。如Nb3Sn化合物（Tc=18.2K）、铌（Nb）和钛（Ti）的可延性合金（Tc=9.6K）。这类超导材料可以在一个大的磁场下承载大的电流，从而克服了第一个困难。
1986年，位于瑞士苏黎世的IBM实验室的两位科学家贝德诺斯（Bednorz）和缪勒（Mueller），他们发现一种氧化物陶瓷（镧La-钡Ba-铜Cu-氧O系氧化物），它的超导临界温度大约为40K，这是超导研究方面的一个重大突破。很快，另有几个实验室在39K用镧-锶-铜氧化物陶瓷材料验证了这一实验。贝德诺斯和缪勒由于他们的基础性突破而获得1988年度诺贝尔物理学奖。通常认为，在1985年以前发现的工作在液氦温区（4.2K，既-268.95℃）的超导材料称为低温超导体；在1986年以后发现的工作在液氮温区（77K，即-196.15℃）的超导材料称为高温超导体。1957年发表的BCS理论认为，低温超导电性源于电子通过声子相互吸引形成库珀电子对，使材料处于超导状态。1986年后发现的高温超导电性则不能用BCS理论来解释，它的微观机制与声子无关，至今还未发现一个公认的高温超导微观理论。但自1986年发现高温超导材料以后，开始了世界范围内高临界温度超导电性的研究热潮。20世纪90年代以来高温超导的基础研究、应用研究和应用开发研究都发展很快，世界各国相继开发了各种高温超导材料，其临界温度在95～135K。
由于高温超导材料的发现，超导体获得超导电性的温度从液氦温区提高到液氮温区，使获得超导电性的制冷成本大大降低。具有关专家研究，为冷却在液氮温区时产生的1W热与在液氦温区时产生的1W热相比，所需功率消耗减少167倍。由于用液氮作为制冷介质相比用液氦作为制冷介质，价格要降低很多，这就为工程实际应用克服了第二个困难。
（3）高温超导 目前，市场上可以得到的并可用来制造高温超导电缆的材料主要是银包套铋系多芯高温超导带材，通常称为BSCCO-2223或Bi-2223（临界温度为110K），临界工程电流密度大于10kA/cm2。另一种铋系通常称为BSCCO-2212或Bi-2212（临界温度为80K）并被制成高温超导（HTS）线材。除铋系外还有一类钇系高温超导材料，通常称为YBCO-123（临界温度为90K）和YBC0-124（临界温度为80K）。目前已有用于超导实验室和示范工程，但生产成本较高。如Bi-2223线材要用银作为基体，而银的价格十分昂贵，致使该线材价格在150～200美元/（kA·m），是常规电缆价格的25倍左右。因此，阻碍超导商业性应用的主要因素是制造成本昂贵。为了超导能商业性应用，各国正在不断的努力寻找新的高温超导材料。
过去十余年中，在国家863专项计划、国家重点研究基础计划和各地方科技计划的支持下，我国在超导技术领域的研究能力大大加强，取得了一系列的科研成果。目前我国在超导技术领域与国际先进水平的差距正在缩小，形成了具有一定规模的超导技术产业，增强了我国在超导技术领域的国际竞争力。
近年来，人们对超导电性的研究又不断取得新的进展，如美国科学家发现，由60个碳原子组成的俗称“布基球”的碳分子具有高温超导特性。新型超导体C60被誉为21世纪新材料的“明星”，由于它弹性较大，比质地脆硬的氧化物陶瓷易于加工成形，而且它的临界电流、临界磁场和相干长度均较大，这些特点使C60超导体更有望实用化。这种材料已展现了机械、光、电、磁、化学等多方面的新奇特性和应用前景。科学家认为，“布基球”的这种新特性，使它可能制成未来超高速计算机的关键元件，实现超导转变，电阻损耗几乎可以降至为零，从而使计算速度有极大的提高，而“布基球”的成本远低于铜氧化物高温超导体，因此应用前景看好。有人预言巨型C240、C540合成如能实现，还可能成为室温超导体。2001年初发现金属化合物二硼化镁（MgB2）其超导转变温度达39K，并已证实是电声子机制的常规超导体。二硼化镁的发现为研究新一类具有简单组成和结构的高温超导体找到新途径，其易合成和加工，容易制成薄膜或线材，可应用于电力传输、超级电子计算机器件以及CT扫描成像仪等方面。C60和MgB2的发现突破了常规超导体的Tc一般不超过30K的传统观念，已成为当前超导电性研究的热点问题。
随着超导材料研究的进展和制造技术的日益成熟，超导电性在电力能源、超导磁体、生物、医疗科技、通信和微电子等领域有广泛的应用，大致可分为大电流应用（超导强电技术）和电子学应用（超导弱电技术）。
（4）超导强电技术
1）超导输电。输电电缆被认为是实现高温超导应用的最有希望的领域。通常发电厂（站）输出的强大电力用铝线和铜线电缆，形成区域性或全国输配电网，电网的功率损耗约占总发电量的8.5%。一般电缆由于有电阻，电流密度只有0.3～0.4kA/cm2，一部分电力在传输过程中转变为焦耳热损耗，因此存在着难以克服的线损。而用超导电缆输送电力，超导导线在达到临界温度时电阻消失，由于导线本身而产生的线路损耗也就降为零，因而高温超导电缆的电流密度可超过10kA/cm2，传输容量比一般电缆要高5倍左右。在工程实际应用的各环节所组成的技术系统中，还会有其他功率损耗。由高温超导电缆输送电力所组成的技术系统中的损耗主要包括：导体交流损耗、热泄漏损耗、磁感应损耗、绝缘介质损耗以及配套的低温冷却系统和电缆终端上消耗的能量，综合功率损耗约小于一般常规电缆的50%。用超导材料制成高效率大容量的动力电缆，可减少导体的需求量，节约大量有色金属资源，减少电力在传输中的损耗。不但有望用于远距离的电力传输，在城市中心配电、水电站等需要大电流的场合更具有重要的应用价值。
目前，高温超导（HTS）电力电缆的应用研究发展较快，极有可能首先广泛运用于电力系统中。2000年，美国已在底特律市的变电站使用第一条大容量HTS输电电缆。我国第一根HTS电缆模型已于1998年底在中科院研制成功。我国在铋系带材、钇系大面积双面薄膜、钇系新型涂层带材、钇系准单畴块材和高温超导电缆等方面，其技术发展水平与国际水平相当或相近，某些方面甚至处于国际领先地位。
2）超导储能。人类对电力网总输出功率的要求是不平衡的，夏季或冬季用电力驱动获取冷气或暖气，就会导致用电负荷大幅增加。即使一天之内也不均匀，白天与夜间用电负荷相差甚大。利用超导体，可制成高效储能设备。由于超导体可以达到非常高的能量密度，可以无损耗贮存巨大的电能。超导磁储能系统（SMES）是利用超导材料制成的线圈，由电网（经变流器）供电励磁在线圈中产生磁场而储存能量，在需要时可将此能量（经逆变器）送回电网或作其他用途。由于储能线圈由超导线绕成并维持在超导态，故线圈中所储存的能量可以几乎是无损耗地永久储存下去，直到需要释放它为止。因此，与其他储能系统相比，超导磁储能系统具有很高的转换效率（可达95%）和很快的反应速度（可达几毫秒）。正因为如此，超导磁储能系统不仅可用于调节电力系统的峰谷，而且可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡，从而改善电网的电压和频率特征；此外，可用于无功和功率因素的调节，以改善系统的稳定性。这种装置把输电网络中用电低峰时多余的电力储存起来，在用电高峰时释放出来，解决用电不平衡的矛盾。
美国已设计出一种大型超导储能系统，可储存5000MW·h的巨大电能，充放电功率为1000MW，转换时间为几分之一秒，效率达98%。它可直接与电力网相连接，根据电力供应和用电负荷情况从线圈内输出，不必经过能量转换过程。日本自20世纪80年代中期以来，进行了大量的分析、设计和实验研究工作，提出了开发超导储能的30多项建议，其中包括用于磁浮列车、10层计算机大楼和50层高层建筑等用的超导储能系统，参与了通产省自然能源局提出的100kW·h等级的超导储能计划。
1999年中科院电工所研制成功我国第一台微型超导储能样机。2007年，中科院电工所的研究小组，研制成功世界首台超导限流储能系统，1MJ/0.5MVA超导限流储能系统。该系统主要包括：高温超导磁体、低温及制冷系统、电力电子系统，以及在线监测系统等部件。所有部件的研制在2006年已经完成，在北京市投入并网实验运行。在完成该系统并网试验运行前的各项调试和检测后，将投入10.5kV配电网上试验运行，这是世界上第一套投入实际电网运行的高温超导限流储能系统。该系统能够在一个装置实现超导限流器和超导储能系统的功能，在限制短路电流、改善电网稳定性和电力质量方面具有重要应用价值。
3）超导变压器。发展超导变压器可提高电力变压器的性能。从经济上看，超导材料的低阻抗特性有利于减小变压器的总损耗，高电流密度可以提高电力系统的效率，采用超导变压器将会大大节约能源，减少其运作费用；从绝缘运行寿命上看，超导变压器的绕组和固体绝缘材料都运行于深度低温下，不存在绝缘老化问题，即使在两倍于额定功率下运行也不会影响运行寿命；从对电力系统的贡献来看，正常工作时，超导变压器的内限很低，增大了电压调节范围，有利于提高电力系统的性能；从环保角度看，超导变压器采用液氮进行冷却，取代了常规变压器所用的强迫油循环冷却或空冷，降低了噪声，避免了变压器可能引起的火灾危险和由于泄露造成的环境污染。
早在20世纪60年代，国际上就开展了对超导变压器的研究。当时，由于超导线的交流损耗较大，研究工作进展不大。20世纪80年代初，低损耗的极细丝复合多芯超导材料研制成功后，超导变压器的研究出现新的进展。1983年，法国Alsthorm公司研制出一台220kVA的低温超导变压器。与普通变压器相比，该超导变压器的铁心重量减轻91.5%，铁心损耗减少85%，总损耗减少55%。1987年后，有关超导变压器的研究大多逐步转入高温超导变压器。1997年4月，ABB在日内瓦电力公司的一家电厂安装了一台18.7kV/420V、630kVA的三相高温超导变压器，并成功通过了测试和试验运行。日本九州大学研制了一台单相6.6kV/3.3kV、500kVA的高温超导变压器，运行于77K，效率为99.1%。美国IGC公司和Waukesha公司合作研制容量为30MVA、电压比为138kV/13.8kV的三相高温超导变压器，这种容量和电压等级的变压器约占美国以后20年中等容量变压器销量的50%。
在我国，中国科学院电工研究所已经与保定变压器厂签订了高温超导变压器的合作研究协议，并将以配电系统的高温超导变压器的实用化作为合作的目标。2005年11月，中国科学院电工研究所与新疆特变电工股份有限公司联合研制成功我国首台超导变压器。超导变压器的额定容量为630kVA、额定功率为10.5kV/400V。该超导变压器采用非晶合金材料作为铁心，实现了技术上的突破。在国家电网中变压器部分的试验表明：该超导变压器的效率超过98%，各项技术指标符合国家标准。
4）超导电机。超导电动机由于采用超导绕组，运行电流密度和磁通密度大大提高。因此，与普通电动机相比，超导电动机具有体积小（小于常规电动机体积的50%）、重量轻、损耗低、效率高（可达99%以上）、极限单机容量大、长时过载能力强（可达到额定功率的2倍左右）的优点。对于超导发电机来讲，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5～6万高斯，它的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50%。而且超导发电机的同步电抗也可减少到常规发电机的1/3～1/4，所以其运行的稳定性也将大大提高。在大型发电机或电动机中，一旦由超导体取代铜材则可望实现电阻损耗极小的大功率传输。所以超导电动机在高强度磁场下，超导体的电流密度超过铜的电流密度，这表明超导电动机单机输出功率可以大大增加。在同样的电动机输出功率下，电动机重量可以大大下降。研究表明，单机容量越大，则超导电动机在经济上越具竞争优势。小型、轻量、输出功率高、损耗小等超导电动机的优点，不仅对于大规模电力工程是重要的，而且对于航海、航空的各种船舶、飞机特别理想。
超导电动机的研究始于20世纪60年代。1969年，MIT首先研制成功一台45kVA超导发电机。日本、法国、德国也相继开展了类似的研究。1996年2月，在DOE的支持下，美国Reliance电力公司（REC）成功研制出一台四极超导同步电动机，其转速为1800r/min，超导线圈工作于27K，能连续输出147kW的功率（比设计的92kW高出60%）。计算表明，该电动机的峰值负载可达到294kW。美国海军对单极超导电动机的研究给予了高度重视。1996年，利用ASC和IGC提供的两个跑道型超导线圈研制的单极电动机，在4.2K和28K下可分别输出122kW和82kW的功率，转速达11700r/min，电枢电流为30kA。美国海军希望将单极超导电动机用于船舶推进。
我国于1977年，由上海发电设备研究所研制出一台400kVA的超导发电机，并进行了入网试验运行。1981年开始研制一台400～800kVA超导同步发电机，其最长发电时间达1h。1983年中国船舶总公司712所、中国科学院电工研究所和浙江大学等合作研制我国第一台300kW超导单极电动机。电动机的定子是一对NbTi超导螺线管线圈，中心场达到了4.78T，而电枢区域的磁场达到0.75T。1992年，该电动机成功地进行了满负载试验，且运行性能稳定。“十五”期间，国家支持的采用铋系高温超导导线的100kW舰船推进用超导同步电动机（712所，清华大学和北京英纳超导公司合作）已试制成功。这为将来研制兆瓦级的船用超导电动机打下了良好的基础。(www.xing528.com)
5）超导故障限流器。由于我国电力系统容量的逐年增长，导致电路短路功率及故障短路电流迅速增大。当电力系统发生短路故障时，线路的短路电流将迅速增加。如果不采取任何措施，短路电流可达到额定电流的20倍左右，巨大的短路电流对电力系统的稳定运行和电气设备会带来严重的威胁。超导限流器（SFCL）是短路电流的克星。当线路中的电流超过超导体的临界电流时，超导体就失去其超导性，回复到材料的原始性状，从而相当于在线路中迅速串入一个电阻，这样短路电流就会被有效地限制。基于这种工作模式的超导限流器叫电阻型超导限流器，其工作原理如图4-2所示。
图4-2 电阻型超导限流器原理
a）无限制电阻 b）串入限制电阻
超导限流器的另一种工作模式是感应模式（图4-3）：初级线圈（常规线圈）和次级回路（超导线圈或超导屏蔽圆筒）紧密耦合，线路的电流流经初级线圈，次级回路短接。正常运行时，初级线圈在铁心中产生的磁通几乎完全被次级超导回路所产生的反向磁通抵消。因此，正常运行时，初级线圈对线路的电流表现为一个很低的阻抗。当发生短路故障时，流经初级线圈的电流迅速增大，相应地，次级回路的感应电流也迅速增大。当次级回路中的电流大于临界电流时，次级回路就失去其超导性，回复到材料的原始性状。这时，次级回路不再是无阻的了，初级线圈产生的磁通不能被次级回路的感应磁通完全抵消，所以初级线圈对线路的电流表现为一个高阻抗，从而使短路电流得到有效的限制。当故障消除后，线路的电流减少，次级回路又恢复到超导态。
在电力系统中安装超导限流器可大大降低短路故障电流，从而显著提高系统的稳定性和可靠性，大大改善电能质量，明显降低电网的建设和改造成本并提高电网的输送容量。超导限流器融检测、触发和限流于一体，反应速度快，正常运行时的损耗很低，能自动复位，克服了熔断器只能使用一次的缺点。装备短路限流器就能有效地限制短路电流，降低对电网内电器的要求。
图4-3 感应模式超导限流器的原理图
归纳起来，用超导材料制成的限流器有许多优点：①它的动作时间快，大约几十微妙。②减少故障电流，可将故障电流限制在系统额定电流2倍左右，比常规断路器开断电流小一个数量级。③它有低的额定损耗。④集检测、转换、限制于一身，可靠性高，它是一类“永久的超保险熔丝”。⑤结构简单，体积小，价格便宜。
1974年O.K.Maward和L.D.McConnell分别申请了有关超导限流器的专利，美国阿贡实验室和EPRI率先对电阻型超导限流器进行了研究。1989年以来，美国、德国、法国、瑞士和日本等国家都相继开展了高温超导限流器（HTSFCL）的研究。ABB瑞士研究中心一直从事屏蔽型高温超导限流器的研究。1996年他们利用高温超导体烧结成的圆环作为次级回路，成功研制出一台1.2MVA三相高温超导限流器。该限流器成功地通过了60kA的短路试验，它能将短路电流限制到约700A，并已在一个电厂成功地试验运行了近两年。1995年，美国Lockheed Martin公司（LMC）与ASC、LANL等合作，研制成一台2.4kV/2.2kA的高温超导限流器。该限流器在加州成功地通过了6周的试验运行，其反应时间为8ms，并对相隔800ms的两个连续短路故障（每一故障持续400ms）作出了成功的反应，并能将短路电流降低约60%。LMC、ASC和IGC已经研制成功15kV/10.6kA的高温超导限流器，该高温超导限流器已成功地通过了试验。LMC、ASC和LANL正在合作研制的15kV/20kA高温超导限流器已于1999年7月在美国加州Edison变电站投入试验运行。LMC、TEPCO和东芝公司等国际大公司已将高温超导限流器的产业化提上日程。TEPCO用于SFCL的研究经费是每年100万美元，并计划2010年在500kV的输电系统中配备高温超导限流器。
在我国，中国科学院电工研究所已成功研制出一台1kV/100A的超导限流器样机，并与北京开关厂合作开展了7.2kV/400A的高温超导限流器的研究。中国科学院电工研究所还与中国长江三峡开发总公司下属的宜昌能达通用电气公司签订了研制实用型高温超导限流器的合作协议，解决现有断路器开断容量不足的问题。经过多年的研究开发，面向配电系统的高温超导限流器已接近实用的水平，适应于供电系统和输电系统的高温超导限流器研究也在计划中。2002年，中科院电工所研制成功我国第一台新型高温超导限流器（400V/25A）。2005年8月，中科院电工所联合湖南电力公司、中国科学院理化所等单位，自主研制成一种新型的超导限流器，克服以往超导限流器的功能缺陷。该限流器的额定电压10.5kV，额定短路电流为1.5kVA。经过电力标准试验后，该超导限流器已经在湖南娄底供电局投入电网运行，其短路电流缩减率达到了82%，响应时间和恢复时间仅为几个毫秒。这也是我国首台、国际第四台投入实际电网试验运行的超导限流器，本装置已经运行8个月无故障。
6）在核能开发中的应用。若想利用热核反应来发电，首先必须解决大体积、高强度的磁场问题。产生这样磁场的磁体能量极高，结构复杂，电磁和机械应力巨大，常规磁体无法承担这一任务。只有通过超导磁体产生强大的磁场，将高温等离子体约束住，并且达到一个所要求的密度，这样才可以实现受控热核反应。
7）电子束磁透镜。在通常的电子显微镜中，磁透镜的线圈是用铜导线制成的，场强不大，磁场梯度也不高，且时间稳定性较差，使得分辨率难以进一步提高。运用超导磁透镜后，以上缺点得到了克服。目前超导电子显微镜的分辨已达到3Å，可以直接观察晶格结构和遗传物质的结构，已成为科学和生产部门强有力的工具。
（5）超导弱电技术
1）无损检测。无损检测是一种应用范围很广的检测技术，其工作方式有：超声检测、X光检测及涡流检测技术等。超导量子干涉器（SQUID）无损检测技术在此基础上发展起来。由约瑟夫森结制成的超导量子干涉器（SQUID）磁强计是极其灵敏的磁场检测仪器，它可以分辨相当于十亿分之一的地磁场变化。由于超导量子干涉器能在大的均匀场中检测到场的微小变化，增加了检测的深度，提高了分辨率，能对多层合金导体材料的内部缺陷和腐蚀进行检测和确定，这是其他检测手段无法办到的。工业上用于检测导体材料的缺陷、内部的腐蚀等，军事上可用于水雷和水下潜艇等的探测。利用超导材料做成的探矿仪器，装在飞机甚至卫星上，可以大面积地探测某些矿藏的分布。
2）超导微波器件在移动通信中的应用。移动通信业蓬勃发展的同时，也带来了严重的信号干扰，频率资源紧张，系统容量不足，数据传输速率受限制等诸多难题。所有的无线电接收装置在接受外界信号时总伴有一定的噪声。噪声主要可分为两部分：一是外界信号带入的，可用检波的方法加以消除；二是装置的线路内部产生的噪声。这一部分也可以用许多方法使之尽量减少。但是不管我们如何努力，也不能将噪声减到零。这是由于电路中存在一种所谓的热噪声，它起源于电阻、电感和接线中的电子和晶格的碰撞。可以说对于有阻元件，热噪声是不可避免的。高温超导体在超导态下电阻为零，这意味着高温超导体的热噪声十分小（但不为零）。用高温超导体做成的滤波器，自然可将前级放大器中的热噪声消除，又不引入新的热噪声，这就大大地提高了信噪比。高温超导移动通信子系统在这一背景下应运而生，它由高温超导滤波器、低噪声前置放大器以及微型制冷机组成。高温超导子系统给移动通信系统带来的好处可以归纳为以下几个方面：①提高了基站接收机的抗干扰能力；②可以充分利用频率资源，扩大基站能量；③减少了输入信号的损耗，提高了基站系统的灵敏度，从而扩大了基站的覆盖面积；④改善通话质量，提高数据传输速度；⑤超导基站子系统带来了绿色的通信网络。
3）超导探测器。用超导体检测红外辐射，已设计制造了各种样式的高TC超导红外探测器。与传统的半导体探测比较，高TC超导探测器在大于20μm的长波探测中将是优良的接收器件，填充了电磁波谱中远红外至毫米波段的空白。此外，它还具有高集成密度、低功率、高成品率、低价格等优点。这一技术将在天文探测、光谱研究、远红外激光接收和军事光学等领域有广泛应用。
4）超导计算机。高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会产生大量的热，影响系统的稳定性，散热也是超大规模集成电路面临的难题。如果超大规模集成电路中元件之间的互连线用零电阻或接近零电阻的、不发热或仅微发热的超导器件来制作，则不存在散热问题，亦更能提高计算机的运算速度同时减小器件的尺寸。超导器件在计算机中运用，将具有许多明显的优点：①器件的开关速度比现存半导体器件快2～3个数量级，比普通半导体Si集成电路，要快一千倍左右；②很低的功率。只有半导体器件的千分之一左右，散热问题很容易解决；③输出电压在毫伏数量级，而输出电流大于控制线内的电流，具有一定增益，信号检测方便。同时，体积更小，成本更低；另外，因超导抗磁效应，电路布线干扰完全消除，信号准确无畸变。
从超导现象发现到超导技术的发展历程来看，新的更高转变温度材料的发现及室温超导的实现都有可能。超导技术是21世纪的十大关键技术之一，各发达国家都非常重视超导技术发展。尽管我国在高温超导技术研究领域做出了巨大努力，但整体技术水平与国外相比仍有较大差距，特别是工程化应用方面的差距较大。我国应该借鉴国外经验，合理组织研究力量，在超导技术应用研究上加大投入力度，对比较成熟的超导技术尽快投入工程化应用，加速我国超导技术研究与应用步伐。事实上，超导电性是物质很普遍的特性之一，这种特性已经在多种物质结构中发现。超导的零电阻性、完全抗磁性以及超导电子对电波的长程相干性、磁通量子化等特性，为我们的基础研究和实用化进程提供了越来越广阔的舞台。目前超导技术正从基础研究阶段向应用发展阶段转变，且有可能进入产业化发展阶段。随着高温超导材料的开发成功，超导技术将越来越多地应用于尖端技术中，因此超导技术有着重大的应用发展潜力，有可能解决未来电力能源、通信、电子技术、科学仪器、医疗卫生和国防事业中的诸多重要问题。
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