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
。
与
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。