Was ist elektrische Leitfähigkeit?
Was ist elektrische Leitfähigkeit?
Die Definition der Leitfähigkeit
Diese Eigenschaft bestimmt, wie leicht der Strom durch den Leiter fließt. Wie wir alle wissen, ist der Widerstand eine Eigenschaft eines Leiters, die dem Fluss des Stroms entgegenwirkt. Das bedeutet, dass die Leitfähigkeit die Kehrwertzahl des Widerstands ist. Im Allgemeinen wird die Leitfähigkeit ausgedrückt als
Die Definition der Leitfähigkeit
Leitfähigkeit wird definiert als die Fähigkeit eines Materials, einen elektrischen Strom zu leiten, und wird durch seine spezifischen Eigenschaften bestimmt.
Interpretation nach der Energiebandtheorie
Die Elektronen in der äußersten Orbital des Atoms werden am wenigsten angezogen. Daher kann das äußerste Atom leicht vom Mutteratom getrennt werden. Lassen Sie uns die Details mit einer Theorie erklären.
Wenn viele Atome zusammengeballt sind, unterliegen die Elektronen eines Atoms den Kräften anderer Atome. Der Effekt ist am stärksten in den äußersten Orbitals. Aufgrund dieser Kraft werden die gut definierten Energieniveaus in isolierten Atomen jetzt in Energiebänder verbreitert. Aufgrund dieses Phänomens werden normalerweise zwei Bänder erzeugt, nämlich Valenzband und Leitungsbereich.
Metalle
In Metallen führen dicht gepackte Atome dazu, dass Elektronen von benachbarten Atomen Kräfte erfahren, wodurch Valenz- und Leitungsbänder nahe beieinander oder sogar überlappend sind. Mit sehr geringem Energieeintrag durch Wärme oder Elektrizität bewegen sich Elektronen auf höhere Energiestufen und werden Freielektronen. Wenn sie an eine Stromquelle angeschlossen werden, fließen diese freien Elektronen zum positiven Pol, was einen elektrischen Strom erzeugt. Metalle haben eine hohe Dichte an freien Elektronen, was sie zu ausgezeichneten Leitern mit hoher elektrischer Leitfähigkeit macht.
Halbleiter und Isolatoren
In einem Halbleiter sind das Valenz- und das Leitungsbereich durch eine verbotene Lücke von ausreichender Breite getrennt. Bei niedrigen Temperaturen hat kein Elektron genug Energie, um das Leitungsbereich zu besetzen, so dass keine Ladungsbewegung möglich ist. Aber bei Raumtemperatur ist es möglich, dass einige Elektronen genug Energie bereitstellen und in das Leitungsbereich übergehen. Bei Raumtemperatur sind die Elektronen im Leitungsbereich nicht so dicht wie in Metallen, so dass sie nicht so gut elektrisch leiten können wie Metalle. Halbleiter leiten nicht so gut wie Metalle und nicht so schlecht wie elektrische Isolatoren. Deshalb wird dieses Materialart als Halbleiter bezeichnet - was Halbleiter bedeutet.
