Elektrický proud v pevných látkách

Elektrický proud v pevných látkách může protékat za přítomnosti volných částic s elektrickým nábojem. Pevné látky se podle schopnosti vést elektrický proud dělí na vodiče, polovodiče a izolanty.

V kovech je proud přenášen volnými elektrony. Ty vzniknou uvolněním jednoho nebo více elektronů z atomů. Zbývající elektrony vázané v atomech nebo iontech se elektrického proudu neúčastní.

V supravodičích proud přenášejí tzv. Cooperovy páry, což jsou dvojice elektronů s opačným spinem. Přenos náboje je kvalitativně jiný než v případě samostatných volných elektronů, elektrický odpor je pak nulový.

Nositeli náboje mohou být i ionty — to platí v tzv. superiontových vodičích. Může se jednat např. o protony (kladné ionty vodíku) nebo o ionty O+. Superiontové vodiče se používají např. jako polopropustné membrány nebo v palivových článcích.

V polovodičích je elektrický proud přenášen volnými elektrony a kladnými dírami; jejich počet lze ovlivňovat vnějšími podmínkami. Za určitých podmínek se v polovodičích volné nabité částice vyskytují jen v malém množství - vodivost je nízká, dodáním energie z vnějšku (např. teplem, světlem) lze díky zvýšenému tepelnému pohybu uvolnit některé elektrony z atomů - vodivost se zvýší. Místo, které zůstane po uvolněném elektronu se označuje jako kladná díra - vykazuje kladný náboj (kladný elektrický potenciál) a chová se jako částice (např. se pohybuje). V příměsových polovodičích se vodivostní elektrony nebo kladné díry vytvářejí pomocí příměsí.

Izolanty nevedou elektrický proud, protože se v nich nevyskytují volné částice s elektrickým nábojem, nebo se vyskytují v zanedbatelném množství. Ionizační energie izolantů je relativně vysoká. Za izolanty se považují látky, jejichž rezistivita je řádově 106- krát vyšší než u vodičů.

Související články