stroomgeleiding

Stroomgeleiding is het proces waarbij elektrische ladingen zich verplaatsen onder invloed van een elektrisch veld, waardoor elektrische stroom ontstaat. De dragers kunnen vrije elektronen en gaten in halfgeleiders zijn, of ionen in elektrolytische oplossingen en metalen. Bij metalen bepalen vrije elektronen het transporteigenschap; in elektrolyten zorgen ionen voor de geleiding.

De mate van geleiding wordt uitgedrukt in de elektrische geleidingscoëfficiënt σ (sigma), gemeten in siemens per meter (S/m). De weerstand R van een voorwerp met lengte L en dwarsdoorsnede A volgt R = ρ L / A, waarbij ρ de soortelijke weerstand is. De conductie G is het omgekeerde van R en bij eenvoudige geometrie G = σ A / L. In veel modellen geldt σ ≈ n e μ, waarbij n de dichtheid van dragers is, e de elementaire lading en μ de mobiliteit van de dragers.

Materialen en dragers: metalen hebben over het algemeen hoge geleiding, terwijl halfgeleiders en elektrolyten sterke temperatuurafhankelijkheid vertonen en afhankelijk zijn van het aantal draagdragende partijen. Kristallijne anisotropie kan leiden tot richtingafhankelijke geleiding.

Temperatuur en verstoringen: bij metalen daalt de geleiding meestal met toenemende temperatuur door meer botsingen; bij halfgeleiders kan de geleiding toenemen met temperatuur doordat meer dragers beschikbaar komen. Onzuiverheden, kristaldefecten en druk beïnvloeden eveneens σ.

Toepassingen en bijzondere gevallen: stromen geleiding is cruciaal in kabels, elektronica en sensoren. Bij supergeleiders bij zeer lage temperaturen verdwijnt de weerstand vrijwel volledig. Metingen aan geleiding worden vaak uitgevoerd met vierpuntmetingen of eenvoudige ohmmetingen.