מהי מוליכות חשמלית
אם מדברים על התכונה של גוף זה או אחר למנוע מעבר זרם חשמלי דרכו, אנו משתמשים בדרך כלל במונח "התנגדות חשמלית". באלקטרוניקה, זה נוח, יש אפילו רכיבים מיקרואלקטרוניים מיוחדים, נגדים עם התנגדות נומינלית כזו או אחרת.
אבל יש גם את המושג "מוליכות חשמלית" או "מוליכות חשמלית", המאפיין את יכולת הגוף להוליך זרם חשמלי.
בהתחשב בכך שההתנגדות עומדת ביחס הפוך לזרם, מוליכות עומדת ביחס ישר לזרם, כלומר מוליכות היא ההדדיות של ההתנגדות החשמלית.
התנגדות נמדדת באוהם ומוליכות בסימנס. אבל למעשה אנחנו תמיד מדברים על אותה תכונה של החומר - היכולת שלו להוליך חשמל.
מוליכות אלקטרונית מעידה כי נושאי המטען היוצרים את הזרם בחומר הם אלקטרונים. קודם כל, למתכות יש מוליכות אלקטרונית, אם כי כמעט כל החומרים מסוגלים לכך פחות או יותר.
ככל שהטמפרטורה של החומר גבוהה יותר, מוליכותו האלקטרונית נמוכה יותר, כי ככל שהטמפרטורה עולה, תנועה תרמית מפריעה יותר ויותר לתנועה המסודרת של אלקטרונים ולכן מונעת זרם מכוון.
ככל שהחוט קצר יותר, שטח החתך שלו גדול יותר, ריכוז האלקטרונים החופשיים בו גדול יותר (ככל שההתנגדות הספציפית נמוכה יותר), כך המוליכות האלקטרונית גדולה יותר.
מעשית בהנדסת חשמל, הכי חשוב להעביר אנרגיה חשמלית עם הפסדים מינימליים. מסיבה זו מתכות ממלא בה תפקיד חשוב ביותר. במיוחד אלה מהם בעלי המוליכות החשמלית המקסימלית, כלומר הקטנה ביותר התנגדות חשמלית ספציפית: כסף, נחושת, זהב, אלומיניום. ריכוז האלקטרונים החופשיים במתכות גבוה יותר מאשר בדיאלקטרים ובמוליכים למחצה.
כלכלית משתלם ביותר להשתמש באלומיניום ובנחושת כמוליכי אנרגיה חשמלית ממתכות, שכן נחושת זולה בהרבה מכסף, אך יחד עם זאת ההתנגדות החשמלית של נחושת גבוהה רק במעט מזו של כסף, בהתאמה מוליכות הנחושת היא. מעט מאוד פחות מכסף. מתכות אחרות אינן חשובות לייצור תעשייתי של חוטים.
מדיה גזים ונוזליים המכילים יונים חופשיים הם בעלי מוליכות יונית. יונים, כמו אלקטרונים, הם נושאי מטען ויכולים לנוע בהשפעת שדה חשמלי בכל נפח המדיום. סביבה כזו יכולה להיות אלקטרוליט... ככל שטמפרטורת האלקטרוליט גבוהה יותר, כך מוליכות היונית שלו גבוהה יותר, מכיוון שעם הגברת התנועה התרמית, האנרגיה של היונים עולה וצמיגות המדיום יורדת.
בהיעדר אלקטרונים בסריג הגבישי של החומר, יכולה להתרחש הולכת חורים. אלקטרונים נושאים מטען, אך הם פועלים כמו חללים פנויים כאשר החורים נעים - חללים פנויים בסריג הגבישי של החומר. אלקטרונים חופשיים אינם זזים כאן כמו ענן גז במתכות.
הולכת חור מתרחשת במוליכים למחצה בשווה להולכת אלקטרונים. מוליכים למחצה בשילובים שונים מאפשרים לשלוט בכמות המוליכות המודגמת במכשירים מיקרואלקטרוניים שונים: דיודות, טרנזיסטורים, תיריסטורים וכו'.
קודם כל, מתכות החלו לשמש כמוליכים בהנדסת חשמל כבר במאה ה-19, יחד עם דיאלקטריות, מבודדים (עם המוליכות החשמלית הנמוכה ביותר), כמו נציץ, גומי, פורצלן.
בתחום האלקטרוניקה, מוליכים למחצה הפכו נפוצים, תופסים מקום ביניים מכובד בין מוליכים ודיאלקטריים.רוב המוליכים למחצה המודרניים מבוססים על סיליקון, גרמניום, פחמן. חומרים אחרים משמשים בתדירות נמוכה בהרבה.