Kas yra elektros laidumas
Kalbėdami apie vieno ar kito kūno savybę neleisti per jį praeiti elektros srovei, dažniausiai vartojame terminą „elektrinė varža“. Elektronikoje tai patogu, yra net specialūs mikroelektroniniai komponentai, rezistoriai su vienokia ar kitokia vardine varža.
Tačiau yra ir „elektros laidumo“ arba „elektros laidumo“ sąvoka, kuri apibūdina kūno gebėjimą pravesti elektros srovę.
Atsižvelgiant į tai, kad varža yra atvirkščiai proporcinga srovei, laidumas yra tiesiogiai proporcingas srovei, tai yra, laidumas yra elektrinės varžos atvirkštinė vertė.
Atsparumas matuojamas omais, o laidumas - siemens. Tačiau iš tikrųjų mes visada kalbame apie tą pačią medžiagos savybę - jos gebėjimą praleisti elektrą.
Elektroninis laidumas rodo, kad srovę materijoje formuojantys krūvininkai yra elektronai. Visų pirma, metalai turi elektroninį laidumą, nors beveik visos medžiagos yra daugiau ar mažiau pajėgios.
Kuo aukštesnė medžiagos temperatūra, tuo mažesnis jos elektroninis laidumas, nes kylant temperatūrai šiluminis judėjimas vis labiau trukdo tvarkingam elektronų judėjimui ir todėl neleidžia nukreipti srovės.
Kuo laidas trumpesnis, tuo didesnis jo skerspjūvio plotas, tuo didesnė laisvųjų elektronų koncentracija jame (kuo mažesnė savitoji varža), tuo didesnis elektroninis laidumas.
Praktiškai elektrotechnikoje svarbiausia perduoti elektros energiją su minimaliais nuostoliais. Dėl šios priežasties metalai joje vaidina nepaprastai svarbų vaidmenį. Ypač tie, kurie turi didžiausią elektros laidumą, tai yra mažiausią specifinė elektrinė varža: sidabras, varis, auksas, aliuminis. Laisvųjų elektronų koncentracija metaluose didesnė nei dielektrikuose ir puslaidininkiuose.
Ekonominiu požiūriu naudingiausia naudoti aliuminį ir varį kaip elektros energijos laidininkus iš metalų, nes varis yra daug pigesnis už sidabrą, tačiau tuo pačiu metu vario elektrinė varža yra tik šiek tiek didesnė nei sidabro, atitinkamai vario laidumas yra labai mažai mažiau nei sidabras. Kiti metalai nėra tokie svarbūs pramoninei laidų gamybai.
Dujinės ir skystos terpės, kuriose yra laisvųjų jonų, turi joninį laidumą. Jonai, kaip ir elektronai, yra krūvininkai ir gali judėti veikiami elektrinio lauko per visą terpės tūrį. Tokia aplinka gali būti elektrolitas… Kuo aukštesnė elektrolito temperatūra, tuo didesnis jo joninis laidumas, nes didėjant šiluminiam judėjimui, didėja jonų energija ir mažėja terpės klampumas.
Jei medžiagos kristalinėje gardelėje nėra elektronų, gali atsirasti skylių laidumas. Elektronai turi krūvį, bet jie veikia kaip laisvos vietos, kai skylės juda – laisvos vietos medžiagos kristalinėje gardelėje. Laisvieji elektronai čia nejuda kaip dujų debesis metaluose.
Skylinis laidumas puslaidininkiuose vyksta lygiaverčiai elektronų laidumui. Įvairių kombinacijų puslaidininkiai leidžia valdyti laidumo dydį, kuris demonstruojamas įvairiuose mikroelektronikos įrenginiuose: dioduose, tranzistoriuose, tiristoriuose ir kt.
Pirmiausia metalai elektrotechnikoje pradėti naudoti kaip laidininkai jau XIX amžiuje kartu su dielektrikais, izoliatoriais (turinčiais mažiausią elektros laidumą), pavyzdžiui, žėrutį, kaučiuką, porcelianą.
Elektronikoje plačiai paplito puslaidininkiai, užimantys garbingą tarpinę vietą tarp laidininkų ir dielektrikų.Dauguma šiuolaikinių puslaidininkių yra pagaminti iš silicio, germanio, anglies. Kitos medžiagos naudojamos daug rečiau.