Čo je elektrická vodivosť
Keď už hovoríme o vlastnosti tohto alebo toho telesa zabrániť prechodu elektrického prúdu cez neho, zvyčajne používame termín „elektrický odpor“. V elektronike je to vhodné, existujú dokonca aj špeciálne mikroelektronické komponenty, odpory s jedným alebo druhým menovitým odporom.
Existuje však aj pojem „elektrická vodivosť“ alebo „elektrická vodivosť“, ktorý charakterizuje schopnosť tela viesť elektrický prúd.
Vzhľadom na to, že odpor je nepriamo úmerný prúdu, vodivosť je priamo úmerná prúdu, to znamená, že vodivosť je prevrátená hodnota elektrického odporu.
Odpor sa meria v ohmoch a vodivosť v siemens. Ale v skutočnosti vždy hovoríme o rovnakej vlastnosti materiálu - jeho schopnosti viesť elektrinu.
Elektronická vodivosť naznačuje, že nosiče náboja, ktoré tvoria prúd v hmote, sú elektróny. Po prvé, kovy majú elektronickú vodivosť, hoci takmer všetky materiály sú toho viac-menej schopné.
Čím vyššia je teplota materiálu, tým nižšia je jeho elektronická vodivosť, pretože so zvyšujúcou sa teplotou tepelný pohyb stále viac zasahuje do usporiadaného pohybu elektrónov, a preto zabraňuje usmernenému prúdu.
Čím kratší je drôt, tým väčší je jeho prierez, tým väčšia je koncentrácia voľných elektrónov v ňom (čím nižší je špecifický odpor), tým väčšia je elektrónová vodivosť.
Prakticky v elektrotechnike je najdôležitejšie prenášať elektrickú energiu s minimálnymi stratami. Z toho dôvodu kovy zohráva v ňom mimoriadne dôležitú úlohu. Najmä tie z nich, ktoré majú maximálnu elektrickú vodivosť, teda najmenšiu špecifický elektrický odpor: striebro, meď, zlato, hliník. Koncentrácia voľných elektrónov v kovoch je vyššia ako v dielektrikách a polovodičoch.
Ekonomicky najvýhodnejšie je použiť hliník a meď ako vodiče elektrickej energie z kovov, keďže meď je oveľa lacnejšia ako striebro, no zároveň je elektrický odpor medi len o málo vyšší ako striebro, respektíve vodivosť medi je veľmi málo menej ako striebro. Ostatné kovy nie sú pre priemyselnú výrobu drôtov také dôležité.
Plynné a kvapalné médiá, ktoré obsahujú voľné ióny, majú iónovú vodivosť. Ióny, podobne ako elektróny, sú nosičmi náboja a môžu sa pod vplyvom elektrického poľa pohybovať v celom objeme média. Takéto prostredie môže byť elektrolyt… Čím vyššia je teplota elektrolytu, tým vyššia je jeho iónová vodivosť, pretože so zvyšujúcim sa tepelným pohybom sa zvyšuje energia iónov a klesá viskozita média.
V neprítomnosti elektrónov v kryštálovej mriežke materiálu môže nastať dierové vedenie. Elektróny nesú náboj, ale pri pohybe dier sa správajú ako prázdne miesta – prázdne miesta v kryštálovej mriežke materiálu. Voľné elektróny sa tu nepohybujú ako oblak plynu v kovoch.
Dierové vedenie sa vyskytuje v polovodičoch na rovnakej úrovni ako vedenie elektrónov. Polovodiče v rôznych kombináciách vám umožňujú ovládať množstvo vodivosti, ktoré sa prejavuje v rôznych mikroelektronických zariadeniach: diódy, tranzistory, tyristory atď.
V prvom rade sa kovy začali používať ako vodiče v elektrotechnike už v 19. storočí spolu s dielektrikami, izolantmi (s najnižšou elektrickou vodivosťou), ako je sľuda, guma, porcelán.
V elektronike sa rozšírili polovodiče, ktoré zaujímajú čestné medziľahlé miesto medzi vodičmi a dielektrikami.Väčšina moderných polovodičov je na báze kremíka, germánia, uhlíka. Ostatné látky sa používajú oveľa menej často.