Sähköpitoisuus

Sähköpitoisuus on käsite, jolla tarkoitetaan aineessa olevien sähkövarausten kantajien pitoisuutta. Pitoisuus voi viitata elektroneihin ja aukkoihin puolijohteissa, vapaiden elektronien määrään metallissa, tai ioneihin elektrolyytteissä. Sähköpitoisuus on siten eräänlainen konduktiivisuuden perusta, sillä suurempi kantajapitoisuus lisää aineen kykyä johtaa sähköä.

Eri konteksteissa sähköpitoisuudella tarkoitetaan hieman erilaisia asioita. Metalleissa ja puolijohteissa sähköpitoisuus liittyy pääasiassa elektronien ja aukkojen määrään sekä näiden liikkuvuuteen. Puolijohteissa dopatut aineet muokkaavat elektronien ja aukkojen pitoisuutta ja siten yhdistettyä johtavuutta. Elektrolyytteissä puolestaan puhuttaan ioneista, joiden pitoisuus ja liikkuvuus määrävät liuoksen sähköisen johtavuuden.

Mittaukset ja yksiköt. Sähköjohtavuus, joka kuvaa käytännössä sitä, kuinka hyvin aine johtaa sähköä, mitataan yksikössä siemens per metri (S/m). J = σE-lähetyksessä, missä J on sähkökentän aiheuttama sähkövirta ja E on sähkökenttä. Carrier-pitoisuuden ja liikkuvuuden kautta johtavuus voidaan hahmottaa, esimerkiksi elektronien määrä, niiden varaus ja liikkuvuus määrittävät metallin tai puolijohteen johtavuuden. Elektrolyyteissä johtavuus riippuu ioneiden pitoisuudesta ja liikkuvuudesta, ja sitä kuvataan usein molaarisella johtavuudella sekä kokonaisjohtuvuudella.

Käyttökohteet. Sähköpitoisuutta tarkastellaan laajasti materiaaleissa, elektroniikassa, elektrolyytteissä, ympäristötieteissä ja geokemiassa. Se vaikuttaa esimerkiksi materiaalien sähkökestäviin ominaisuuksiin,.sensorien ja akkuteknologian suorituskykyyn sekä liuosten ionisen liikkuvuuden hallintaan.