Электропроводность (электрическая проводимость, проводимость) — способность вещества пропускать электрический ток под
действием электрич. поля, а также физ. величина, количественно характеризующая
эту способность. Э. обусловлена присутствием свободных носителей заряда в
твёрдом теле, направленное движение к-рых и есть электрич. ток.
В однородных изотропных проводниках плотность
электрического тока j в данной точке связана с напряжённостью электрич.
поля в той же точке Ома законом
постоянный коэф. пропорциональности а наз. Э. или уд. Э., или проводимостью.
Единицей измерения Э. в СИ служит 
в физике чаще используется 
в системе СГСЭ и в Гаусса системе единиц Э. имеет размерность, обратную
времени, и единицей Э. является
В анизотропных проводниках, напр, в монокристаллах,
Э. для разных направлений может быть различной. Это приводит к неколлинеарности
векторов
и
тензорной связи между ними:
Э.
в этом случае описывается тензором второго
ранга sik.
Тензор Э. удовлетворяет соотношениям Онсагера (см. Онсагера теорема)
т.
е. является симметричным [при наличии магн. поля
эти
соотношения принимают вид:
т.
е. симметричность тензора Э. нарушается].
Вблизи состояния термодинамич. равновесия гл.
значения тензора Э.
положительны,
что является следствием закона возрастания энтропии (см. Второе начало термодинамики). В общем случае зависимость
нелинейна,
т. к.
зависит
от
в
этом случае вводят понятие диффе-ренц. Э.
(в
случае анизотропного проводника 
). В сильно неравновесных условиях (сильное электрич. поле, интенсивное освещение)
дифференц. Э. в нек-рой области электрич. полей может стать отрицательной (см.
Отрицательное дифференциальное сопротивление ).Теоретич. анализ показывает,
что в нек-рых особых неравновесных ситуациях возможна отрицат. полная Э. 
(это означает, что векторы электрич. поля и плотности тока антипараллельны,
т. е. ток течёт навстречу полю).
В случае диспергирующей среды связь между
не имеет указанного выше простого вида, а носит нелокальный характер: значение
плотности тока в данной точке 
в момент времени t определяется не одним лишь значением
а
значениями
во
всех точках проводника во все предшествующие t моменты времени и описывается
интегральным соотношением. Если проводящая среда линейна (её свойства не зависят
от напряжённости электрич. поля), стационарна (свойства не зависят явно от времени)
и пространственно однородна, то существует простая связь между пространственно-временными
фурье-образа-ми функций
В таком случае говорят об Э., зависящей от частоты
(временная дисперсия) и волнового вектора
(пространственная
дисперсия). Величина 
в общем случае комплексна, её действительная и мнимая части связаны дисперсионными
соотношениями, аналогичными Крамерса — Кронига соотношениям. Э.
связывается с корреляционными функциями токов Кубо формулами.
Э. связана с подвижностью носителей заряда ц
соотношением
где q — заряд носителя, п — концентрация носителей. В случае,
когда Э. осуществляется неск. сортами носителей, характеризующимися зарядами
по-движностями
и
концентрациями
полная
Э. равна сумме парциальных Э.:
Физ. механизм, величина и температурная зависимость
Э. лежат в основе классификации твёрдых тел на
диэлектрики, полупроводники и металлы .Диэлектрики
в равновесном
состоянии характеризуются отсутствием свободных электронов, Э. в них
осуществляется посредством перескоков собств. или примесных ионов между
соседними узлами кристаллич. решётки или междоузлиями и носит активац.
характер, экспоненциально возрастая при повышении температуры по закону
где Е,—энергия активации Э.; коэф. стс зависит от температуры, но значительно слабее, чем экспоненц. множитель. Э. диэлектриков варьирует в диапазоне от 1(Г18 до 10"8 Ом"1 -см"1 при комнатной температуре. В сильных элек-трич. полях Э. диэлектриков сильно возрастает.
В полупроводниках Э. осуществляется движением электронов проводимости и дырок (см. Зонная теория ),подвижность к-рых на много порядков превышает подвижность ионов. В соответствии с этим Э. у полупроводников намного больше, чем у диэлектриков; она составляет при комнатной температуре 10~7—103 Ом"1 -см"1
и сильно зависит от хим. состава и наличия примесей. Температурная
зависимость Э. полупроводников определяется в осн. быстрым повышением
концентрации электронов и дырок с ростом температуры, описываемым экспоненц.
законом (2); подвижность при этом также меняется, но обычно значительно
медленнее, по степенному закону. В неупорядоченных полупроводниках
возможна также прыжковая проводимость. Э .полупроводников сильно зависит от внеш. воздействий (магн. поля, освещения, ионизирующего облучения, давления и др.).
Металлы характеризуются высокой (сравнимой с числом атомов в единице
объёма) концентрацией носителей заряда, с чем связана их высокая Э. (104—106 Ом"1 -см"1 при
комнатной температуре). Концентрация носителей в металлах отлична от нуля
даже при абс. нуле, температурная зависимость Э. обусловлена изменением
(увеличением) длины свободного пробега
(и, следовательно, подвижности) носителей при понижении температуры. При
низких темп-pax Э. многих металлов и сплавов становится бесконечной (см.
Сверхпроводимость ).Э. металла связана с его теплопроводностью Видемана—Франца законом. Величина Э. определяет глубину проникновения эл--магн. поля в проводник (см. Скин-эффект)и время релаксации объёмного заряда.
Существует ряд явлений, родственных Э., в к-рых перенос носителей заряда осуществляется не электрич. полем, а градиентом температуры (см. Термоэлектрические явления ),звуковыми волнами (см. Акустоэлектрический эффект ), световым излучением (см. Увлечение электронов фотонами)и т. п. Э. жидкостей, газов и плазмы обладает рядом особенностей, отличающих её от Э. твёрдых тел (см. Электрические разряды в газах, Электрический пробой, Электролиз).
Э. М. Эпштейн.
|
|
 |
