2-3 什么是电阻率?什么是电导率?
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1m、横截面积是1mm2的在常温下(20℃时)导线的电阻,称为这种材料的电阻率。国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m)。
电阻率的计算公式为:
式中 ρ——电阻率,Ω·m;
S——横截面积,mm2;
R——电阻值,Ω;
L——导线的长度,m。
电阻率ρ不仅和导体的材料有关,还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内,几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即:
ρ=ρ0(1+at)
式中 t——摄氏温度;
ρ0——0℃时的电阻率;
a——电阻率温度系数。
由于电阻率随温度改变而改变,所以对于某些电器的电阻,必须说明它们所处的物理状态。如一个220V、100W电灯灯丝的电阻,通电时是484Ω,未通电时只有40Ω左右。
电阻率和电阻是两个不同概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性,电阻是反映物体对电流阻碍作用。
电阻率除以金属膜的厚度得到所谓方块电阻。工程应用中常用于衡量电阻的量,一个是电阻率,另一个是方块电阻。电阻大小为方块电阻乘以金属块的长度和宽度之比。
在谈到半导体材料时,除了要谈到电阻率,还常常谈到电导率。
什么是电导率?电导率是用来表示物质中电流动的难易程度,是物质固有的物理量。
电导率与电阻率之间是互为倒数关系,即:
电导率的单位是S/m或者Ω-1·m-1。S读作西[门子]。S与Ω互为倒数的关系。S可以用电压的单位V和电流的单位A表示为S=A/V。
对于一般的导电材料,其电导率可用下式表示:
σ=nеμ
式中 σ——电导率,S/m;
n——载流子浓度,原子/cm3;
е——电子的电荷,C;
μ——载流子的迁移率,cm2/(V·s)。
对于半导体材料,由于电子和空穴同时导电,存在两种载流子,因此其电导率应用下式表示:
σ=nеμ1+ρеμ2
式中 n,ρ——电子、空穴的浓度;
μ1,μ2——电子、空穴的迁移率。
室温下的电导率,对于导体来说,约在105S/m以上;对于半导体来说,约在10-10~105S/m之间;而绝缘体的电导率小于10-10S/m。金属是典型的导体。