第I類和第II類超導體（Type I and Type II Superconductors）

第I類和第II類超導體（Type I and Type II Superconductors）
國立虎尾科技大學電子工程系吳添全助理教授/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

1950年維塔利•金茲堡同朗道和阿列克謝•阿布里科索夫的努力，讓超導現象有更深一層的解釋，也將超導體分類成第一類(Type I)及第二類(Type II)超導體。早期所發現的金屬超導體大都屬於第一類超導體。

在第一類超導體中，由於超導的相干長度遠超過磁場穿深度。外加磁場一旦超過臨界磁場值，超導狀態便消失。這一類超導體中其界面能是正的，當外磁場H小於臨界磁場HC(T)時，以超導態為穩定態。此時，它為邁斯納態且具有完全抗磁性質，即在超導體體內，磁感應強度恒等於零。由於外加場和磁體間會滿足下列式子：

第一類超導體與第二類超導體不同，第二類超導體中其界面能是負的，而且超導的相干長度小於磁場穿深度。這類型的超導體則出現在一些合金和化合物(如高溫超導體)，其臨界磁場有兩個上下值，當外加磁場超過較低的一個，內部則有部分磁力線可以穿過超導體，就進入混合態(Mixed state)，一直到外加磁場超過另一上限值，超導態才消失。下面的圖2可以簡單表示超導體和外加磁場的關係：

當外磁場達到下臨界磁場值 ( HC1 ) 之前與第一類超導體相同具有邁斯納態的磁矩；當磁場大於下臨界磁場後，磁場將進入到超導體中，這時體系仍具有無阻的能力。但當磁場進入到超導體中愈來愈多，同時伴隨著超導態的比例愈來愈少，磁通釘扎降低超導的抗磁性，故磁化曲線隨著外加磁場的增加緩緩減少，直到上臨界磁場 ( HC2 ) 時，磁矩為零，超導體完全恢復到正常態。而正常和超導相互滲透的狀態下 ( HC1 < HC < HC2)為混合態。在HC1和HC2之間，雖然邁斯納效應不完全，但仍然沒有電阻，對導電需求沒有影響。而且在有磁場和外加電流的狀況下，進入超導體內的磁通就會因為受到羅倫茲力的作用而移動。這種磁通運動(flux motion)或蠕動(flux creep)也構成電能的耗散。這種因為磁通運動所造成的電阻，稱為流阻。同時，零電阻的特性也會逐漸消失。 參考資料：
http://en.wikipedia.org/wiki/Type_I_superconductor