Kas ir elektriskā vadītspēja
Runājot par šī vai cita ķermeņa īpašību novērst elektriskās strāvas pāreju caur to, mēs parasti lietojam terminu "elektriskā pretestība". Elektronikā tas ir ērti, ir pat speciāli mikroelektronikas komponenti, rezistori ar tādu vai citu nominālo pretestību.
Bet ir arī jēdziens "elektriskā vadītspēja" vai "elektriskā vadītspēja", kas raksturo ķermeņa spēju vadīt elektrisko strāvu.
Ņemot vērā, ka pretestība ir apgriezti proporcionāla strāvai, vadītspēja ir tieši proporcionāla strāvai, tas ir, vadītspēja ir elektriskās pretestības apgrieztā vērtība.
Pretestību mēra omos un vadītspēju siemensos. Bet patiesībā mēs vienmēr runājam par vienu un to pašu materiāla īpašību - tā spēju vadīt elektrību.
Elektroniskā vadītspēja liecina, ka lādiņu nesēji, kas veido vielu strāvu, ir elektroni. Pirmkārt, metāliem ir elektroniskā vadītspēja, lai gan gandrīz visi materiāli to spēj vairāk vai mazāk.
Jo augstāka ir materiāla temperatūra, jo zemāka ir tā elektroniskā vadītspēja, jo, temperatūrai paaugstinoties, termiskā kustība arvien vairāk traucē elektronu sakārtotu kustību un līdz ar to novērš virzītu strāvu.
Jo īsāks vads, jo lielāks ir tā šķērsgriezuma laukums, jo lielāka brīvo elektronu koncentrācija tajā (jo mazāka īpatnējā pretestība), jo lielāka elektroniskā vadītspēja.
Praktiski elektrotehnikā vissvarīgākais ir pārvadīt elektroenerģiju ar minimāliem zudumiem. Šī iemesla dēļ metāli tajā spēlē ārkārtīgi svarīgu lomu. Īpaši tie, kuriem ir maksimālā elektrovadītspēja, tas ir, mazākā īpatnējā elektriskā pretestībaSastāvs: sudrabs, varš, zelts, alumīnijs. Brīvo elektronu koncentrācija metālos ir augstāka nekā dielektriķos un pusvadītājos.
Ekonomiski visizdevīgāk ir izmantot alumīniju un varu kā metālu elektriskās enerģijas vadītājus, jo varš ir daudz lētāks nekā sudrabs, bet tajā pašā laikā vara elektriskā pretestība ir tikai nedaudz augstāka nekā sudraba, attiecīgi vara vadītspēja ir ļoti nedaudz mazāk par sudrabu. Citi metāli nav tik svarīgi stiepļu rūpnieciskajā ražošanā.
Gāzveida un šķidrām vidēm, kas satur brīvos jonus, ir jonu vadītspēja. Joni, tāpat kā elektroni, ir lādiņu nesēji un elektriskā lauka ietekmē var pārvietoties visā barotnes tilpumā. Tāda vide var būt elektrolīts… Jo augstāka ir elektrolīta temperatūra, jo augstāka ir tā jonu vadītspēja, jo, palielinoties siltuma kustībai, palielinās jonu enerģija un samazinās vides viskozitāte.
Ja materiāla kristāliskajā režģī nav elektronu, var rasties caurumu vadītspēja. Elektroniem ir lādiņš, bet tie darbojas kā brīvas vietas, kad caurumi pārvietojas — brīvas vietas materiāla kristāla režģī. Brīvie elektroni šeit nepārvietojas kā gāzes mākonis metālos.
Caurumu vadītspēja notiek pusvadītājos līdzvērtīgi elektronu vadītspējai. Pusvadītāji dažādās kombinācijās ļauj kontrolēt vadītspējas apjomu, kas tiek demonstrēts dažādās mikroelektroniskās ierīcēs: diodēs, tranzistoros, tiristoros utt.
Pirmkārt, metālus kā vadītājus elektrotehnikā sāka izmantot jau 19. gadsimtā kopā ar dielektriķiem, izolatoriem (ar viszemāko elektrovadītspēju), piemēram, vizlu, gumiju, porcelānu.
Elektronikā plaši izplatīti ir kļuvuši pusvadītāji, kas ieņem godpilnu starpvietu starp vadītājiem un dielektriķiem.Lielākā daļa mūsdienu pusvadītāju ir izgatavoti uz silīcija, germānija, oglekļa bāzes. Citas vielas tiek izmantotas daudz retāk.