Mikä on sähkönjohtavuus
Kun puhutaan tämän tai toisen kappaleen ominaisuudesta estää sähkövirran kulkeminen sen läpi, käytämme yleensä termiä "sähkövastus". Elektroniikassa se on kätevää, siellä on jopa erityisiä mikroelektronisia komponentteja, vastuksia, joilla on yksi tai toinen nimellisvastus.
Mutta on myös käsite "sähkönjohtavuus" tai "sähkönjohtavuus", joka kuvaa kehon kykyä johtaa sähkövirtaa.
Koska vastus on kääntäen verrannollinen virtaan, johtavuus on suoraan verrannollinen virtaan, eli johtavuus on sähkövastuksen käänteisluku.
Resistanssi mitataan ohmeina ja johtavuus siemensinä. Mutta itse asiassa puhumme aina materiaalin samasta ominaisuudesta - sen kyvystä johtaa sähköä.
Elektroninen johtavuus viittaa siihen, että varauksen kantajat, jotka muodostavat virran aineessa, ovat elektroneja. Ensinnäkin metalleilla on elektroninen johtavuus, vaikka melkein kaikki materiaalit pystyvät siihen enemmän tai vähemmän.
Mitä korkeampi materiaalin lämpötila on, sitä pienempi on sen elektroninen johtavuus, koska lämpötilan noustessa lämpöliike häiritsee yhä enemmän elektronien säännöllistä liikettä ja estää siten suunnatun virran.
Mitä lyhyempi lanka, sitä suurempi sen poikkipinta-ala, sitä suurempi vapaiden elektronien pitoisuus siinä (mitä pienempi ominaisvastus), sitä suurempi on elektroninen johtavuus.
Käytännössä sähkötekniikassa on tärkeintä siirtää sähköenergiaa mahdollisimman pienin häviöin. Siitä syystä metallit on siinä erittäin tärkeä rooli. Erityisesti ne, joilla on suurin sähkönjohtavuus, eli pienin erityinen sähkövastus: hopea, kupari, kulta, alumiini. Metalleissa vapaiden elektronien pitoisuus on korkeampi kuin dielektrisissä ja puolijohteissa.
Taloudellisesti kannattavinta on käyttää alumiinia ja kuparia metallien sähköenergian johtimina, koska kupari on paljon halvempaa kuin hopea, mutta samalla kuparin sähkövastus on vain hieman korkeampi kuin hopean, vastaavasti kuparin johtavuus on hyvin vähän vähemmän kuin hopea. Muut metallit eivät ole yhtä tärkeitä lankojen teollisessa tuotannossa.
Kaasumaisilla ja nestemäisillä väliaineilla, jotka sisältävät vapaita ioneja, on ionijohtavuus. Ionit, kuten elektronit, ovat varauksen kantajia ja voivat liikkua sähkökentän vaikutuksen alaisena koko väliaineen tilavuudessa. Tällainen ympäristö voi olla elektrolyyttiä… Mitä korkeampi elektrolyytin lämpötila on, sitä korkeampi on sen ioninjohtavuus, koska lämpöliikkeen lisääntyessä ionien energia kasvaa ja väliaineen viskositeetti pienenee.
Jos materiaalin kidehilassa ei ole elektroneja, voi tapahtua aukkojohtamista. Elektronit kantavat varausta, mutta ne toimivat tyhjien paikkojen tavoin, kun reiät liikkuvat – materiaalin kidehilassa olevia paikkoja. Vapaat elektronit eivät liiku täällä kuin kaasupilvi metalleissa.
Puolijohteissa tapahtuu aukkojohtavuutta samalla tavalla kuin elektronien johtuminen. Puolijohteet eri yhdistelmissä antavat sinun hallita johtavuuden määrää, joka on osoitettu erilaisissa mikroelektronisissa laitteissa: diodeissa, transistoreissa, tyristoreissa jne.
Ensinnäkin metalleja alettiin käyttää johtimina sähkötekniikassa jo 1800-luvulla yhdessä eristeiden, eristeiden (alhaisimman sähkönjohtavuuden) kanssa, kuten kiille, kumi, posliini.
Elektroniikassa puolijohteet ovat yleistyneet, ja ne ovat kunnioitettavalla välipaikalla johtimien ja eristeiden välissä.Useimmat nykyaikaiset puolijohteet perustuvat piihin, germaniumiin, hiileen. Muita aineita käytetään paljon harvemmin.