半导体的应用

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料.半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料.

发光二极管（LED）是半导体二极管的一种，具有单向导电性.当二极管两端外加正向电压时，如果正向电压很小，正向电流也几乎为零，当正向电压大于某个值以后，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升.当二极管两端外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流几乎为零，二极管处于截止状态.外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿.因而使用时应避免二极管外加的反向电压过高.如图甲所示为某发光二极管中的电流随它两端电压变化的曲线.

PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的.PTC有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”，用PTC材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛.

家用固体电热灭蚊器也使用了PTC陶瓷电热元件，该元件电阻与温度的关系如图所示.

请根据上述材料，回答下列问题：

高温超导低压直流电缆

高温超导低压直流电缆是一种新型电缆，采用高温超导材料，能够在低温下实现零电阻，从而减少电缆输电过程中的能量损耗，同时具有承栽能力大、占用空间小等优点；在输电方面，高温超导低压直流电缆大大提高了电能传输的效率，减少了电能礼，

2023年11月20日，国内首条高温超导低压直流电缆在江苏苏并网投运，填补了我国在超导电缆低压直流系的应用空白。该项目使用的铜氧 (YBCO) 第二代高温超导带材为国产化材料，其特点是使超导界温度提高到 90K(-183.15℃)， K 为温度的另一个单位“开氏度"。当温度低于临界温度 90K(-183.15℃)时， 该材料实现超导，电阻为零。结合杜瓦管的低温技术，实现超导电缆系统核心材料的国产化，杜瓦骨结构如图。

高温超导低压直流电缆在国内首次采用正负极同轴的方式，相当于2根电缆合二为一，是目前结构最紧凑的超导电缆，其好处是，电缆中相反的电流方向使得正负极产生的磁场相互抵消，实现完全碰场自屏蔽，从而消除对外电磁干扰，并且在故障状态下可兼具限流器作用，保护系统中其他电气设备，使电力系统更可靠。

与相同电压等级的常规电缆(PVC钢芯)相比较，截面积不到常规电缆的一半，由于制冷和漏热会带来一定能量损耗，但整体损耗只有常规电缆的十分之一(补充：液氮的沸点是-196.56℃)