Kaj je električna prevodnost
Ko govorimo o lastnosti tega ali onega telesa, da prepreči prehod električnega toka skozi njega, običajno uporabljamo izraz "električni upor". V elektroniki je priročno, obstajajo celo posebne mikroelektronske komponente, upori z enim ali drugim nazivnim uporom.
Obstaja pa tudi koncept "električne prevodnosti" ali "električne prevodnosti", ki označuje sposobnost telesa, da vodi električni tok.
Glede na to, da je upor obratno sorazmeren s tokom, prevodnost je neposredno sorazmerna s tokom, kar pomeni, da je prevodnost recipročna vrednost električnega upora.
Upornost merimo v ohmih, prevodnost pa v siemensih. Toda v resnici vedno govorimo o isti lastnosti materiala - njegovi sposobnosti prevajanja električnega toka.
Elektronska prevodnost kaže, da so nosilci naboja, ki tvorijo tok v snovi, elektroni. Kot prvo, kovine imajo elektronsko prevodnost, čeprav so skoraj vsi materiali tega bolj ali manj sposobni.
Višja kot je temperatura materiala, manjša je njegova elektronska prevodnost, saj z naraščanjem temperature toplotno gibanje vse bolj moti urejeno gibanje elektronov in zato preprečuje usmerjeni tok.
Čim krajša je žica, tem večja je površina njenega preseka, večja je koncentracija prostih elektronov v njej (manjši je specifični upor), večja je elektronska prevodnost.
Praktično v elektrotehniki je najpomembnejše prenašati električno energijo z minimalnimi izgubami. Za ta razlog kovine ima pri tem izjemno pomembno vlogo. Še posebej tiste med njimi, ki imajo največjo električno prevodnost, torej najmanjšo specifični električni upor: srebro, baker, zlato, aluminij. Koncentracija prostih elektronov v kovinah je večja kot v dielektrikih in polprevodnikih.
Ekonomsko najbolj donosno je uporabiti aluminij in baker kot prevodnika električne energije iz kovin, saj je baker veliko cenejši od srebra, hkrati pa je električni upor bakra le malo večji od srebra, oziroma prevodnost bakra je zelo malo manj kot srebro. Druge kovine niso tako pomembne za industrijsko proizvodnjo žic.
Plinasti in tekoči mediji, ki vsebujejo proste ione, imajo ionsko prevodnost. Ioni so tako kot elektroni nosilci naboja in se lahko pod vplivom električnega polja gibljejo po vsej prostornini medija. Takšno okolje je lahko elektrolit… Višja kot je temperatura elektrolita, večja je njegova ionska prevodnost, saj se z naraščajočim toplotnim gibanjem povečuje energija ionov in zmanjšuje viskoznost medija.
Če v kristalni mreži materiala ni elektronov, lahko pride do luknjastega prevoda. Elektroni nosijo naboj, vendar delujejo kot prazna mesta, ko se luknje premikajo – prazna mesta v kristalni mreži materiala. Prosti elektroni se tukaj ne premikajo kot oblak plina v kovinah.
Prevod lukenj se pojavi v polprevodnikih enako kot prevod elektronov. Polprevodniki v različnih kombinacijah vam omogočajo nadzor nad količino prevodnosti, ki se kaže v različnih mikroelektronskih napravah: diode, tranzistorji, tiristorji itd.
Najprej so se kovine začele uporabljati kot prevodniki v elektrotehniki že v 19. stoletju, skupaj z dielektriki, izolatorji (z najmanjšo električno prevodnostjo), kot so sljuda, guma, porcelan.
V elektroniki so polprevodniki postali zelo razširjeni in zavzemajo častno vmesno mesto med prevodniki in dielektriki.Večina sodobnih polprevodnikov temelji na siliciju, germaniju, ogljiku. Druge snovi se uporabljajo veliko manj pogosto.