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超导微波表面阻抗

/superconducting microwave surface impedance/
条目作者曹必松

曹必松

最后更新 2022-12-30
浏览 134
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一个平面波垂直入射到一平直的导体表面的特性阻抗。

英文名称
superconducting microwave surface impedance
所属学科
电子科学与技术

表面阻抗是导体表面上的电场强度与表面电流密度的比值。对于低电阻率的常规导体,如金、铜,设电导率为,则表面阻抗可由麦克斯韦方程导出:


式中实部为表面电阻;虚部为表面电抗;为媒质的磁导率;为媒质的电导率;为频率。但是对于超导体,根据二流体模型,存在两类载流子,即电流体密度为的超导载流子和电流体密度为的常规载流子。相应的电导率也有两个分量。根据推导得出超导体的表面电阻正比于

当一个超导体处于频率为的微波电磁场中时,由二流体模型可知,超导体内配对的超导电子密度数为,未配对的正常电子数密度为。磁场只能穿透到超导体表面层(伦敦穿透深度),并感应出一个平行于表面但与磁场方向垂直的电场之比定义为超导体的表面阻抗。超导体所处微波电磁场的频率越高,超导体的表面电阻就越大,表面电抗也越大。表面电阻与频率的平方成正比,即,表面电抗与频率成正比即。而对于一般的导体来说,表面电阻和表面电抗都和频率的平方根成正比。在低温环境下,微波频率范围内超导体的表面电阻比传统的导体的表面电阻要低10~1000倍;频率升高到一定程度后,超导薄膜将失去其表面电阻小的优势。

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