مقاومت و رسانایی الکتریکی: تفاوت میان نسخه‌ها

گرافيت آلوتروپ ديگر کربن ماده اي سياه و نرم بوده و ساختار لايه اي دارد. و اما در گرافيت ، هر يک از اتم هاي کربن در هر لايه با سه اتم مجاور خود پيوند دارد. يعني چهار الکترون پيوندي با سه اتم کربن ديگر پيوند برقرار مي کنند، بنابراين هر اتم کربن با يکي از اتم هاي کربني که با آن پيوند دارد، پيوندي دوگانه برقرار مي کند. يکي از اين پيوندها سست بوده و درنتيجه يکي از الکترونهاي متعلق به هر کربن تقريباٌ آزاد بوده و مي تواند در سراسر لايه حرکت کند. مي دانيد حرکت يون يا الکترون سبب رسانايي الکتريسيته مي شود. درنتيجه گرافيت در طول هر لايه از لايه هاي خود رسانايي الکتريسيته داردالبته با پیش رفت علم نانوکاربرد کربن بسیار بیشتر شده . از این لحاظ اتم کربن به لحاظ انواع پیوندهایی که میتواند داشته باشد بی نظیر است همین موضوع باعث اهمیت فوق العاده کربن در علم نانو شده است.

 

. اَبَررسانایی پدیده‌ای است که در دماهای بسیار پایین برای برخی از مواد رخ می‌دهد. در حالت ابررسانایی مقاومت الکتریکی ماده صفر می‌شود و ماده خاصیت دیامغناطیس کامل پیدا می‌کند، یعنی میدان مغناطیسی را از درون خود طرد می‌کند. طرد میدان مغناطیسی تنها تفاوت اصلی ابررسانا با رسانای کامل است، زیرا در رسانای کامل انتظار می‌رود میدان مغناطیسی ثابت بماند، در حالی که در ابررسانا میدان مغناطیسی همواره صفر است.

مقاومت الکتریکی یک رسانای فلزی به تدریج با کاهش دما کم می‌شود. در رساناهای معمولی مثل مس و نقره، وجود ناخالصی و مشکلات دیگر این روند را کند می‌کند. به طوری که حتی در صفر مطلق هم نمونه‌های معمول مس همچنان مقاومت الکتریکی کمی دارند. در مقابل ابررساناها موادی هستند که اگر دمایشان از یک دمای بحرانی کمتر شود، ناگهان مقاومت الکتریکی خود را از دست می‌دهند. جریانی از الکتریسیته در یک حلقهٔ ابررسانا می‌تواند برای مدت نامحدودی بدون وجود مولد جریان وجود داشته باشد. مانند پدیدهٔ فرومغناطیس و خطوط طیفی اتم‌ها، ابررسانایی نیز پدیده‌ای کوانتومی است۔، ھر چند ىك تئورى جهانشمول برای اَبَررسانایی وجود ندارد. و نمی‌توان آن را با فیزیک کلاسیک به مانند یک رسانای مطلوب توصیف کرد.

== رسانا==

اجسامی که می‌توانند جریان الکتریسیته را بدون اتلاف زیاد (با مقاومت الکتریکی کم) از خود عبور دهند، رسانای الکتریسته خوانده می‌شوند.

نیم‌رسانا یا نیمه‌هادی عنصر یا ماده‌ای است که در حالت عادی عایق باشد ولی با افزودن مقداری ناخالصی قابلیّت هدایت الکتریکی پیدا می‌کند. (منظور از ناخالصی عنصر یا عناصر دیگری است غیر از عنصر اصلی یا پایه؛ بر فرض مثال، اگر عنصر پایه سلیسیوم باشد ناخالصی می‌تواند آلومنیوم یا فسفر باشد.) نیمه‌‌رسانا‌ها در لایه ظرفیت خود چهار الکترون دارند. میزان مقاومت الکتریکی نیمه‌رساناها بین رساناها و نارساناها می‌باشد. از نیمه رساناها برای ساخت قطعاتی مانند دیود، ترانزیستور، تریستور، آی سی و ... استفاده می‌شود. ظهور نیمه رساناها در علم الکترونیک انقلاب عظیمی را در این علم ایجاد کرده که اختراع رایانه یکی از دستاوردهای این انقلاب است.نیمه‌رساناها به دو نوع قسمت‌بندی می‌شوند.

انواع نیمه رسانا

 

در نیمه‌رسانای ذاتی تعداد حفره و الکترون برابر است، در صورتی که در نیمه‌رسانای غیر ذاتی چنین نیست. نیمه رسانای غیر ذاتی با آلاییدن نیمه‌رسانای چهار ظرفیتی با یک عنصر سه یا پنج ظرفیتی پدید می‌آید. نیمه‌رساناهای غیر ذاتی به دو دسته تقسیم می‌شوند.