Co je elektrická vodivost

Když mluvíme o vlastnosti toho či onoho tělesa zabránit průchodu elektrického proudu skrz něj, obvykle používáme termín „elektrický odpor“. V elektronice je to pohodlné, existují dokonce speciální mikroelektronické součástky, rezistory s jedním nebo druhým jmenovitým odporem.

Existuje ale také pojem „elektrická vodivost“ nebo „elektrická vodivost“, který charakterizuje schopnost těla vést elektrický proud.

Vzhledem k tomu, že odpor je nepřímo úměrný proudu, vodivost je přímo úměrná proudu, to znamená, že vodivost je převrácená hodnota elektrického odporu.

Odpor se měří v ohmech a vodivost v siemens. Ale ve skutečnosti vždy mluvíme o stejné vlastnosti materiálu — jeho schopnosti vést elektřinu.

Elektronická vodivost naznačuje, že nosiče náboje, které tvoří proud v hmotě, jsou elektrony. Za prvé, kovy mají elektronickou vodivost, i když téměř všechny materiály jsou toho více či méně schopné.

Čím vyšší je teplota materiálu, tím nižší je jeho elektronická vodivost, protože jak se teplota zvyšuje, tepelný pohyb stále více zasahuje do uspořádaného pohybu elektronů, a proto zabraňuje usměrněnému proudu.

Čím kratší je drát, tím větší je jeho průřez, tím větší je koncentrace volných elektronů v něm (čím nižší je měrný odpor), tím větší je elektronová vodivost.

Prakticky v elektrotechnice je nejdůležitější přenášet elektrickou energii s minimálními ztrátami. Kvůli tomu důvodu kovy hraje v něm nesmírně důležitou roli. Zejména ty z nich, které mají maximální elektrickou vodivost, tedy nejmenší měrný elektrický odpor: stříbro, měď, zlato, hliník. Koncentrace volných elektronů v kovech je vyšší než v dielektrikách a polovodičích.

Ekonomicky nejvýhodnější je používat hliník a měď jako vodiče elektrické energie z kovů, protože měď je mnohem levnější než stříbro, ale zároveň je elektrický odpor mědi jen o málo vyšší než u stříbra, respektive vodivost mědi je velmi málo méně než stříbro. Ostatní kovy nejsou pro průmyslovou výrobu drátů tak důležité. 

Plynná a kapalná média, která obsahují volné ionty, mají iontovou vodivost. Ionty, stejně jako elektrony, jsou nosiče náboje a mohou se pod vlivem elektrického pole pohybovat po celém objemu média. Takové prostředí může být elektrolyt… Čím vyšší je teplota elektrolytu, tím vyšší je jeho iontová vodivost, protože s rostoucím tepelným pohybem roste energie iontů a klesá viskozita média.

V nepřítomnosti elektronů v krystalové mřížce materiálu může dojít k děrovému vedení. Elektrony nesou náboj, ale při pohybu děr se chovají jako prázdná místa – prázdná místa v krystalové mřížce materiálu. Volné elektrony se zde nepohybují jako oblak plynu v kovech.

Dírová vodivost se vyskytuje v polovodičích na stejné úrovni jako elektronová vodivost. Polovodiče v různých kombinacích umožňují řídit množství vodivosti, která se projevuje v různých mikroelektronických zařízeních: diody, tranzistory, tyristory atd.

Především se kovy začaly používat jako vodiče v elektrotechnice již v 19. století spolu s dielektriky, izolanty (s nejnižší elektrickou vodivostí), jako je slída, pryž, porcelán.

V elektronice se rozšířily polovodiče, které zaujímají čestné mezimísto mezi vodiči a dielektriky Většina moderních polovodičů je na bázi křemíku, germania, uhlíku. Jiné látky se používají mnohem méně často.