Mi az elektromos vezetőképesség
Ha annak a testnek a tulajdonságáról beszélünk, hogy megakadályozza az elektromos áram áthaladását rajta, általában az "elektromos ellenállás" kifejezést használjuk. Az elektronikában ez kényelmes, vannak speciális mikroelektronikai alkatrészek, ellenállások ilyen vagy olyan névleges ellenállással.
De létezik az "elektromos vezetőképesség" vagy az "elektromos vezetőképesség" fogalma is, amely a test elektromos áramvezetési képességét jellemzi.
Tekintettel arra, hogy az ellenállás fordítottan arányos az árammal, A vezetőképesség egyenesen arányos az árammal, vagyis a vezetőképesség az elektromos ellenállás reciproka.
Az ellenállást ohmban, a vezetőképességet pedig siemensben mérik. De valójában mindig az anyag azonos tulajdonságáról beszélünk - elektromos áramot vezető képességéről.
Az elektronikus vezetőképesség arra utal, hogy az anyagban áramot alkotó töltéshordozók elektronok. Mindenekelőtt a fémek elektronikus vezetőképességgel rendelkeznek, bár szinte minden anyag többé-kevésbé képes erre.
Minél magasabb az anyag hőmérséklete, annál kisebb az elektronikus vezetőképessége, mert a hőmérséklet emelkedésével a hőmozgás egyre jobban megzavarja az elektronok rendezett mozgását, és ezért megakadályozza az irányított áramot.
Minél rövidebb a vezeték, minél nagyobb a keresztmetszete, minél nagyobb benne a szabad elektronok koncentrációja (minél kisebb a fajlagos ellenállás), annál nagyobb az elektronikus vezetőképesség.
Gyakorlatilag az elektrotechnikában a legfontosabb az elektromos energia minimális veszteséggel történő továbbítása. Amiatt, abból az okból fémek rendkívül fontos szerepet játszik benne. Különösen azok közül, amelyek a legnagyobb elektromos vezetőképességgel rendelkeznek, vagyis a legkisebbek fajlagos elektromos ellenállás: ezüst, réz, arany, alumínium. A fémekben a szabad elektronok koncentrációja magasabb, mint a dielektrikumokban és a félvezetőkben.
Gazdaságilag a legjövedelmezőbb az alumínium és a rezet használata fémekből elektromos energia vezetőként, mivel a réz sokkal olcsóbb, mint az ezüst, ugyanakkor a réz elektromos ellenállása csak valamivel nagyobb, mint az ezüsté, illetve a réz vezetőképessége nagyon kicsivel kevesebb, mint az ezüst. Más fémek nem olyan fontosak a huzalok ipari előállításához.
A szabad ionokat tartalmazó gáznemű és folyékony közegek ionvezető képességgel rendelkeznek. Az ionok az elektronokhoz hasonlóan töltéshordozók, és elektromos tér hatására mozoghatnak a közeg teljes térfogatában. Ilyen környezet lehet elektrolit… Minél magasabb az elektrolit hőmérséklete, annál nagyobb az ionvezető képessége, mert a hőmozgás növekedésével az ionok energiája nő és a közeg viszkozitása csökken.
Az anyag kristályrácsában lévő elektronok hiányában lyukvezetés léphet fel. Az elektronok töltést hordoznak, de üresedésként viselkednek, amikor a lyukak elmozdulnak – üres helyek az anyag kristályrácsában. A szabad elektronok nem úgy mozognak itt, mint egy gázfelhő a fémekben.
A félvezetőkben a lyukvezetés az elektronvezetéssel egyenrangú. A félvezetők különféle kombinációkban lehetővé teszik a különböző mikroelektronikai eszközökben bemutatott vezetőképesség mértékének szabályozását: diódák, tranzisztorok, tirisztorok stb.
Elsősorban a fémeket már a 19. században kezdték használni vezetőként az elektrotechnikában, a dielektrikumokkal, a (legkisebb elektromos vezetőképességű) szigetelőkkel együtt, mint a csillám, a gumi, a porcelán.
Az elektronikában a félvezetők elterjedtek, megtisztelő köztes helyet foglalnak el a vezetők és a dielektrikumok között.A legtöbb modern félvezető szilícium, germánium, szén alapú. Más anyagokat sokkal ritkábban használnak.