Wat is elektrische geleidbaarheid

Sprekend over de eigenschap van dit of dat lichaam om de doorgang van elektrische stroom er doorheen te voorkomen, gebruiken we meestal de term «elektrische weerstand». In elektronica is het handig, er zijn zelfs speciale micro-elektronische componenten, weerstanden met een of andere nominale weerstand.

Maar er is ook het concept van "elektrische geleidbaarheid" of "elektrische geleidbaarheid", dat het vermogen van het lichaam kenmerkt om een ​​elektrische stroom te geleiden.

Aangezien de weerstand omgekeerd evenredig is met de stroom, geleidbaarheid is recht evenredig met stroom, dat wil zeggen geleidbaarheid is het omgekeerde van elektrische weerstand.

Weerstand wordt gemeten in ohm en geleidbaarheid in siemens. Maar in feite hebben we het altijd over dezelfde eigenschap van het materiaal: het vermogen om elektriciteit te geleiden.

Elektronische geleidbaarheid suggereert dat de ladingsdragers die de stroom in materie vormen elektronen zijn. Allereerst hebben metalen elektronische geleidbaarheid, hoewel bijna alle materialen hier min of meer toe in staat zijn.

Hoe hoger de temperatuur van het materiaal, hoe lager de elektronische geleidbaarheid, want naarmate de temperatuur stijgt, verstoort thermische beweging steeds meer de ordelijke beweging van elektronen en voorkomt daarom gerichte stroom.

Hoe korter de draad, hoe groter de dwarsdoorsnede, hoe groter de concentratie van vrije elektronen erin (hoe lager de specifieke weerstand), hoe groter de elektronische geleidbaarheid.

Praktisch in de elektrotechniek is het van het grootste belang om elektrische energie met minimale verliezen over te dragen. Om die reden metalen speelt daarin een uiterst belangrijke rol. Vooral degenen onder hen die de maximale elektrische geleidbaarheid hebben, dat wil zeggen de kleinste specifieke elektrische weerstand: zilver, koper, goud, aluminium. De concentratie van vrije elektronen in metalen is hoger dan in diëlektrica en halfgeleiders.

Het is economisch het meest winstgevend om aluminium en koper te gebruiken als geleiders van elektrische energie uit metalen, aangezien koper veel goedkoper is dan zilver, maar tegelijkertijd is de elektrische weerstand van koper slechts iets hoger dan die van zilver, respectievelijk is de geleidbaarheid koper heel weinig minder dan zilver. Andere metalen zijn minder belangrijk voor de industriële productie van draden. 

Gasvormige en vloeibare media die vrije ionen bevatten, hebben ionische geleidbaarheid. Ionen zijn, net als elektronen, ladingsdragers en kunnen zich onder invloed van een elektrisch veld door het volume van een medium verplaatsen. Zo'n omgeving kan zijn elektrolyt… Hoe hoger de temperatuur van de elektrolyt, hoe hoger de ionische geleidbaarheid, omdat bij toenemende thermische beweging de energie van ionen toeneemt en de viscositeit van het medium afneemt.

Bij afwezigheid van elektronen in het kristalrooster van het materiaal kan gatengeleiding optreden. Elektronen dragen een lading, maar ze gedragen zich als gaten wanneer de gaten bewegen - gaten in het kristalrooster van het materiaal. Vrije elektronen bewegen hier niet zoals een gaswolk in metalen.

Gatengeleiding vindt plaats in halfgeleiders op een lijn met elektronengeleiding. Met halfgeleiders in verschillende combinaties kunt u de hoeveelheid geleidbaarheid regelen die wordt aangetoond in verschillende micro-elektronische apparaten: diodes, transistors, thyristors, enz.

Allereerst werden metalen al in de 19e eeuw gebruikt als geleiders in de elektrotechniek, samen met diëlektrica, isolatoren (met de laagste elektrische geleidbaarheid), zoals mica, rubber, porselein.

In de elektronica zijn halfgeleiders wijdverbreid geworden en nemen ze een eervolle tussenpositie in tussen geleiders en diëlektrica.De meeste moderne halfgeleiders zijn gebaseerd op silicium, germanium, koolstof. Andere middelen worden veel minder vaak gebruikt.