電阻與導(dǎo)電的基本概念

 材料的導(dǎo)電性能是材料電學(xué)性能的主要指標(biāo)之一，不同的材料導(dǎo)電性能相差很大，這是由導(dǎo)電的微觀機(jī)理所決定的，導(dǎo)電性與材料的結(jié)構(gòu)、組織、成分等因素有關(guān)。材料按導(dǎo)電能力可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。金屬和合金都是導(dǎo)體，電阻率一般小于10^-8Ω·m，絕緣體的電阻率在10¹⁰～10²⁰Ω·m之間，半導(dǎo)體的電阻率值在10^-2～10¹⁰Ω·m之間。

在材料的兩端施加電壓V時(shí)，材料中有電流I流過，這種現(xiàn)象稱為導(dǎo)電。歐姆定律指出：通過導(dǎo)體的電流I與導(dǎo)體兩端的電壓V成正比，即

式中，R為電阻，表征材料對(duì)電流通過的阻力，Ω。實(shí)驗(yàn)表明：材料電阻的大小與材料的長(zhǎng)度L成正比，與材料的截面積S成反比，即

式中，ρ為材料的電阻率，表示單位長(zhǎng)度和單位面積上導(dǎo)電體的電阻值，Ω·m，可寫為

由于電阻率只與材料本性有關(guān)，而與導(dǎo)體的幾何尺寸無(wú)關(guān)，在一定溫度下為常數(shù)。因此評(píng)定導(dǎo)電性的基本參數(shù)是電阻率p，而不是電阻R。電阻的倒數(shù)稱為電導(dǎo)G，即

電導(dǎo)的單位為S。

電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，即

電導(dǎo)率的單位為S/m。可見，電阻率愈小，電導(dǎo)率愈大，材料導(dǎo)電性能就越好。表4.2-1列出一些材料室溫下的電阻率。

表4.2-1 一些材料在室溫下的電阻率