Wat is elektrische geleidbaarheid?
Wat is elektrische geleidbaarheid?
De definitie van geleidbaarheid
Deze eigenschap bepaalt hoe gemakkelijk de stroom door de geleider vloeit. Zoals we allemaal weten, is weerstand een eigenschap van een geleider die de stroom die erdoorheen gaat tegenwerkt. Dit betekent dat de geleidbaarheid het omgekeerde getal is van de weerstand. In het algemeen wordt de geleidbaarheid uitgedrukt als
De definitie van geleidbaarheid
Geleidbaarheid wordt gedefinieerd als de vermogen van een materiaal om een elektrische stroom te geleiden en wordt bepaald door zijn specifieke eigenschappen.
Interpretatie van de energiebandtheorie
De elektronen in de buitenste baan van het atoom worden het minst aangetrokken. Dus kan het buitenste atoom gemakkelijk van het moederaatoom gescheiden worden. Laten we de details uitleggen met een theorie.
Wanneer veel atomen samenklonteren, worden de elektronen van één atoom blootgesteld aan de krachten van andere atomen. Dit effect is het meest uitgesproken in de buitenste banen. Door deze kracht worden de goed gedefinieerde energieniveaus in geïsoleerde atomen nu verbreed tot energiebanden. Door dit fenomeen ontstaan er doorgaans twee banden, namelijk de valentieband en de geleidingsband.
Metaal
Bij metalen zorgen strak gepakte atomen ervoor dat elektronen blootgesteld worden aan krachten van naburige atomen, waardoor de valentie- en geleidingsbanden dicht bij elkaar komen of zelfs overlappen. Met heel weinig energie-invoer van warmte of elektriciteit bewegen elektronen naar hogere energieniveaus en worden vrije elektronen. Wanneer ze verbonden zijn met een voeding, stromen deze vrije elektronen naar de positieve pool, waardoor een elektrische stroom ontstaat. Metalen hebben een hoge dichtheid aan vrije elektronen, waardoor ze uitstekende geleiders zijn met een hoge elektrische geleidbaarheid.
Halfgeleiders en isolatoren
Bij halfgeleiders zijn de valentie- en geleidingsbanden gescheiden door een verboden band van voldoende breedte. Bij lage temperaturen heeft geen enkel elektron genoeg energie om de geleidingsband te bezetten, dus is geen ladingverplaatsing mogelijk. Maar bij kamertemperatuur is het mogelijk dat sommige elektronen genoeg energie leveren en een overgang maken naar de geleidingsband. Bij kamertemperatuur zijn de elektronen in de geleidingsband niet zo dicht als in metaal, dus kunnen ze elektriciteit niet zo goed geleiden als metalen. Halfgeleiders zijn niet zo geleidend als metalen en niet zo slecht geleidend als elektrische isolatoren. Daarom wordt dit type materiaal een halfgeleider genoemd - wat halfgeleider betekent.
