電気材料の電気抵抗率に影響を与える要因

電気材料の抵抗率に影響を与える要因は以下の通りです。

1. 温度。

2. 合金化。

3. 機械的ストレス。

4. 時効硬化。

5. 冷間加工。

温度
抵抗率は温度によって変化します。ほとんどの金属の抵抗率は温度上昇とともに増加します。材料の抵抗率が温度変化に応じてどのように変化するかは以下の式で表されます。

ここで、
ρt1 は t1oC での材料の抵抗率
および
ρt2 は t2oC での材料の抵抗率
α1 は t1oC での材料の抵抗の温度係数です。
α1 の値が正の場合、材料の抵抗率は増加します。

金属の抵抗率は温度上昇とともに増加します。つまり、金属は正の温度係数を持つと言えます。いくつかの金属は絶対零度近くの温度でゼロの抵抗率を示します。この現象は「超伝導」と呼ばれています。半導体と絶縁体の抵抗率は温度上昇とともに減少します。つまり、半導体と絶縁体は負の温度係数を持っています。

合金化
合金化は2つ以上の金属の固溶体です。合金化は、特定の機械的および電気的な特性を得るために使用されます。原子構造は純粋な金属よりも不規則です。そのため、固溶体の電気抵抗率は合金含有量の増加とともに急速に増加します。少量の不純物でも金属の抵抗率が大幅に増加することがあります。たとえば、銅中の銀（すべての金属の中で最も低い抵抗率を持つ）の不純物は、銅の抵抗率を増加させます。

機械的ストレス
材料の結晶構造に対する機械的ストレスは、材料の結晶構造内に局所的な歪みを生じさせます。これらの局所的な歪みは、材料内の自由電子の移動を妨げ、結果として材料の抵抗率が増加します。その後、金属の焼鈍は金属の抵抗率を減少させます。金属の焼鈍は、材料の機械的ストレスを緩和し、結晶構造から局所的な歪みを取り除きます。これにより、金属の抵抗率が減少します。たとえば、硬引き銅の抵抗率は焼鈍銅よりも高いです。

時効硬化
時効硬化は、合金の降伏強度を増加させ、外部力による永久変形を防ぐ能力を発展させる熱処理プロセスです。時効硬化は「析出硬化」とも呼ばれます。このプロセスは、固体の不純物または析出物を作り出すことで合金の強度を増加させます。これらの作られた固体の不純物や析出物は、金属の結晶構造を乱し、金属を通る自由電子の流れを妨げます。これにより、金属の抵抗率が増加します。

冷間加工
冷間加工は金属の強度を増加させる製造プロセスです。冷間加工は「加工硬化」または「歪み硬化」とも呼ばれます。冷間加工は金属の機械的強度を増加させるために使用されます。冷間加工は金属の結晶構造を乱し、金属内の電子の動きを妨げ、結果として金属の抵抗率が増加します。

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