材料の分類 – 導体 – 半導体 – 絶縁体

材料の分類 – 導体 – 半導体 – 絶縁体

電気伝導率は、材料が電流を導く能力を示す物理的性質です。電気伝導率のSI単位はメートルあたりジーメンス(S/m)です。

材料の電気伝導率は、電荷担体(電子やイオンなど)の密度や移動性、材料の構造、温度、その他の環境要因など、いくつかの要因によって決定されます。電気伝導率が高い材料、例えば金属や特定の種類の塩や溶液は、電気的および電子的アプリケーションで広く使用され、最小限の抵抗またはエネルギー損失で電流を運ぶために使用されます。他方、電気伝導率が低い材料、例えば絶縁体や半導体は、電荷の流れを制御または操作するアプリケーションで使用されます。

電気伝導率は電気伝導性と密接に関連しています。電気伝導率は材料自体の性質(例えば銀)であるのに対し、電気伝導性は特定の電気部品(特定のワイヤーなど)の性質です。

電気伝導率による材料の分類

材料は、その電気伝導率に基づいて異なるカテゴリーに分類することができます。以下は一般的なカテゴリーです:

  • 導体:電気伝導率が高い材料、例えば金属や特定の種類の溶液は、導体として知られています。これらは電流を最小限の抵抗で運ぶことができ、電気および電子アプリケーションで広く使用されています。
  • 絶縁体:電気伝導率が低い材料、例えばプラスチック、ゴム、ガラスは、絶縁体として知られています。これらは容易に電流を運ぶことができず、電気部品を隔離および保護するために広く使用されています。
  • 半導体:電気伝導率が中間レベルの材料、例えばシリコンやゲルマニウムは、半導体として知られています。これらは電荷の流れを制御および操作することができ、電子およびコンピュータアプリケーションで広く使用されています。
  • 超伝導体:非常に低温で電気抵抗がゼロになる材料は、超伝導体として知られています。これらはエネルギー損失なしで電流を運ぶことができ、MRIマシンや粒子加速器などの特殊なアプリケーションで使用されています。
  • イオン伝導体:電子ではなくイオンの移動によって電気を伝導する材料、例えば特定の種類の塩や電解質は、イオン伝導体として知られています。これらはバッテリー、燃料電池、その他の電気化学デバイスで広く使用されています。

一般に、ほとんどの金属は高い伝導率を持っています(つまり、金属は導体であると言う別の方法です)なぜなら、その最外殻の電子が容易に動くことができるからです。非金属は低い伝導率を持ちがちです。

Classification of Materials - Conductors - Semiconductors - Insulators

 

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