電気導電性とは何か

電気導電性とは何か？

導電性の定義

この特性は、電流が導体を通る容易さを決定します。皆さんがご存知のように、抵抗は電流の流れを妨げる導体の特性です。これは、導電性は抵抗の逆数であることを意味します。一般的に、導電性は以下の式で表されます。

導電性の定義

導電性は、材料が電流を伝導する能力であり、その特定の特性によって決定されます。

エネルギー帯理論による解釈

原子の最外殻の電子は最も引きつけられていません。そのため、最外殻の電子は親原子から簡単に分離されます。詳細を理論で説明しましょう。

多くの原子が集まったとき、一つの原子の電子は他の原子からの力を受けます。この効果は最外殻で最も顕著です。この力により、孤立した原子では明確なエネルギー準位がエネルギー帯に広がります。この現象により、通常、価電子帯と導電帯という二つの帯が生成されます。

金属

金属では、密接に詰まった原子により、電子は近隣の原子からの力を受け、価電子帯と導電帯が接近または重複します。熱や電気からわずかなエネルギーを供給することで、電子はより高いエネルギー準位に移動し、自由電子となります。電源に接続すると、これらの自由電子は正極に向かって流れ、電流が生成されます。金属は自由電子の密度が高いため、高電気導電性を持つ優れた導体です。

半導体と絶縁体

半導体では、価電子帯と導電帯は十分な幅の禁制帯で分離されています。低温では、どの電子も導電帯に存在するのに十分なエネルギーを持っていませんので、電荷の運動は不可能です。しかし、室温では一部の電子が十分なエネルギーを持ち、導電帯に遷移することが可能です。室温では、導電帯の電子は金属ほど密集していませんので、金属ほどうまく電気を伝導することはできません。半導体は金属ほど導電性が高くありませんが、絶縁体ほど導電性が低いわけではありません。これがこのような材料を半導体と呼ぶ理由です。