Cos'è la conducibilità elettrica
Parlando della proprietà di questo o quel corpo di impedire il passaggio della corrente elettrica attraverso di esso, usiamo solitamente il termine «resistenza elettrica». In elettronica, è conveniente, ci sono anche speciali componenti microelettronici, resistori con una o un'altra resistenza nominale.
Ma esiste anche il concetto di "conducibilità elettrica" o "conduttività elettrica", che caratterizza la capacità del corpo di condurre una corrente elettrica.
Dato che la resistenza è inversamente proporzionale alla corrente, la conducibilità è direttamente proporzionale alla corrente, cioè la conducibilità è il reciproco della resistenza elettrica.
La resistenza è misurata in ohm e la conducibilità in siemens. Ma in realtà stiamo sempre parlando della stessa proprietà del materiale: la sua capacità di condurre elettricità.
La conduttività elettronica suggerisce che i portatori di carica che formano la corrente nella materia siano elettroni. Prima di tutto, i metalli hanno conduttività elettronica, sebbene quasi tutti i materiali ne siano più o meno capaci.
Maggiore è la temperatura del materiale, minore è la sua conduttività elettronica, perché all'aumentare della temperatura, il moto termico interferisce sempre più con il moto ordinato degli elettroni e quindi impedisce la direzione della corrente.
Più corto è il filo, maggiore è la sua sezione trasversale, maggiore è la concentrazione di elettroni liberi in esso (minore è la resistenza specifica), maggiore è la conduttività elettronica.
Praticamente nell'ingegneria elettrica, è molto importante trasmettere energia elettrica con perdite minime. Per tale motivo metalli gioca un ruolo estremamente importante in esso. Soprattutto quelli che hanno la massima conduttività elettrica, cioè la più piccola resistenza elettrica specifica: argento, rame, oro, alluminio. La concentrazione di elettroni liberi nei metalli è maggiore che nei dielettrici e nei semiconduttori.
È economicamente più vantaggioso utilizzare alluminio e rame come conduttori di energia elettrica dai metalli, poiché il rame è molto più economico dell'argento, ma allo stesso tempo la resistenza elettrica del rame è solo leggermente superiore a quella dell'argento, rispettivamente la conduttività del rame è molto poco meno dell'argento. Altri metalli non sono così importanti per la produzione industriale di fili.
I mezzi gassosi e liquidi che contengono ioni liberi hanno conduttività ionica. Gli ioni, come gli elettroni, sono portatori di carica e possono muoversi sotto l'influenza di un campo elettrico attraverso il volume di un mezzo. Un tale ambiente può essere elettrolita… Maggiore è la temperatura dell'elettrolita, maggiore è la sua conduttività ionica, perché con l'aumentare del movimento termico, l'energia degli ioni aumenta e la viscosità del mezzo diminuisce.
In assenza di elettroni nel reticolo cristallino del materiale, può verificarsi la conduzione di lacune. Gli elettroni portano una carica, ma agiscono come posti vacanti quando i fori si muovono, posti vacanti nel reticolo cristallino del materiale. Gli elettroni liberi non si muovono qui come una nuvola di gas nei metalli.
La conduzione delle lacune si verifica nei semiconduttori alla pari della conduzione degli elettroni. I semiconduttori in varie combinazioni consentono di controllare la quantità di conduttività dimostrata in vari dispositivi microelettronici: diodi, transistor, tiristori, ecc.
Innanzitutto, i metalli iniziarono ad essere utilizzati come conduttori nell'ingegneria elettrica già nel XIX secolo, insieme a dielettrici, isolanti (con la più bassa conduttività elettrica), come mica, gomma, porcellana.
Nell'elettronica, i semiconduttori si sono diffusi, occupando un onorevole posto intermedio tra conduttori e dielettrici.La maggior parte dei semiconduttori moderni sono basati su silicio, germanio, carbonio. Altre sostanze sono utilizzate molto meno frequentemente.