1. Structure et liaison atomiques:
* métaux: Les métaux ont une structure unique où leurs électrons externes sont vaguement liés aux atomes. Ces électrons sont essentiellement "libres" pour se déplacer à travers le matériau. Lorsqu'une tension est appliquée, ces électrons libres coulent facilement, entraînant une conductivité élevée.
* non-métaux: Les non-métaux, en revanche, ont des électrons étroitement liés. Ces électrons ne sont pas facilement délogés, ce qui rend difficile le courant du courant.
2. Théorie de la bande:
* Conducteurs: Dans les conducteurs, les niveaux d'énergie des électrons sont proches les uns des autres, formant une bande presque continue. Cela permet aux électrons de passer facilement à des niveaux d'énergie plus élevés et de transporter la charge.
* Isolateurs: Les isolateurs ont un grand écart d'énergie entre leurs bandes d'énergie. Les électrons ont besoin d'une quantité importante d'énergie pour passer à une bande plus élevée, ce qui en fait de mauvais conducteurs.
3. Température:
* Température accrue: En général, la conductivité des métaux diminue avec l'augmentation de la température. À mesure que la température augmente, les atomes vibrent plus vigoureusement, ce qui rend plus difficile pour les électrons de s'écouler librement.
* semi-conducteurs: Les semi-conducteurs sont intéressants car leur conductivité augmente avec la température. En effet, l'augmentation de l'énergie thermique excite plus d'électrons dans la bande de conduction, augmentant le nombre de porteurs de charge.
4. Impuretés et défauts:
* impuretés: La présence d'impuretés dans un matériau peut avoir un impact significatif sur la conductivité. Certaines impuretés peuvent agir comme des «pièges à électrons», entravant le flux de courant, tandis que d'autres peuvent améliorer la conductivité.
* défauts: Les défauts cristallins, tels que les postes vacants et les dislocations, peuvent également affecter la conductivité en diffusant les électrons et en entrave leur mouvement.
Exemples:
* cuivre (Cu): Un métal hautement conducteur utilisé dans le câblage électrique en raison de son abondance d'électrons libres.
* Silicon (Si): Un semi-conducteur couramment utilisé dans les transistors et les circuits intégrés. Sa conductivité peut être contrôlée par le dopage avec des impuretés.
* caoutchouc: Un non-conducteur, couramment utilisé comme isolation dans le câblage électrique car ses électrons sont étroitement liés.
en résumé: La conductivité d'un matériau est un phénomène complexe influencé par sa structure atomique, son type de liaison, sa température et la présence d'impuretés et de défauts. Comprendre ces facteurs est crucial pour sélectionner les bons matériaux pour diverses applications électriques.
