1. Типы электропроводности. Механизмы электропроводности.

Электропроводность - это физическое свойство вещества, позволяющее ему проводить электрический ток благодаря наличию свободных носителей заряда внутри материала (электронов, ионов или дырок). Материалы, в которых свободных носителей заряда достаточно для проведения электрического тока, называются проводниками. Материалы же, в которых свободных носителей заряда нет или их количество слишком мало, называются изоляторами

Существуют различные типы электропроводности, которые происходят в материалах с разными свойствами и структурами. Рассмотрим основные виды электропроводности более подробно:

Ионная электропроводность:

Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являются положительно и отрицательно заряженные ионы. Если сосуд в раствором электролита включить в электрическую цепь, то отрицательные ионы начнут двигаться к положительному электроду – аноду, а положительные – к отрицательному – катоду. В результате установится электрический ток. Например, морская вода проводит электрический ток благодаря содержанию ионов калия, магния и натрия.

Электронную проводимость имеют полупроводниковые материалы с донорными примесями, валентность которых превышает валентность самого полупроводника. Электроны проводимости появляются в них в результате перехода электрона из валентной зоны донора в зону проводимости полупроводника. Это объясняется перекрытием валентной зоны донора и зоны проводимости полупроводника.

Дырочная проводимость получается при добавлении акцепторных примесей, валентностью меньшей, чем у полупроводника. В этом случае электрон из валентной зоны полупроводника переходит в валентную зону акцептора, а в валентной зоне полупроводника образуется вакантное место, условно названное дыркой. Движение дырок можно рассматривать как движение положительно заряженных частиц. Дырка заполняется электроном из валентной зоны соседнего атома, в которой также возникает дырка. В результате при действии внешнего электрического поля появляется электрический ток.

Механизмы электропроводности - это процессы, в результате которых материалы могут передавать электрический ток. Существуют различные механизмы, которые зависят от свойств и структуры материала. Рассмотрим основные механизмы электропроводности более подробно:

Электронная проводимость:

Электронная проводимость - это механизм передачи электрического тока посредством свободных электронов в металлах. В металлах, свободные электроны не связаны с атомами, и могут двигаться свободно в металлической решетке. Под действием электрического поля, электроны будут двигаться в том направлении, в котором приложено поле. Таким образом, в металлических материалах электроны выполняют роль носителей электрического тока.

Дырочная проводимость:

Дырочная проводимость - это механизм передачи электрического тока посредством дырок в полупроводниках. Дыркой в полупроводнике является место, где в кристаллической решетке отсутствует атом, и где может быть находиться лишь электрон. В этом случае дырку можно представить, как свободное место, которое задерживает электронную структуру и позволяет передавать электрический ток. Диффузия и рекомбинация дырок играют важную роль в процессе передачи электронного тока в полупроводниках.

Ионная проводимость:

Ионная проводимость - это механизм передачи электрического тока посредством ионов в растворах, электролитах и твердых веществах, содержащих ионы. Под действием электрического поля ионы начинают мигрировать в том направлении, в котором приложено поле. Ионы могут перемещаться в особых каналах или между точками с содержанием противоположных зарядов.