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La conducción eléctrica es cuando te da la corriente y el movimiento de partículas eléctricamente cargadas a través de un medio de transmisión (conductor eléctrico). El movimiento de las cargas constituye una corriente eléctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la existencia de un campo eléctrico, o debido a un gradiente de concentración en la densidad de carga, o sea,por difusión. Los parámetros físicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca.
La conducción en metales y resistencias está bien descrita por la Ley de Ohm, que establece que la corriente es proporcional al campo eléctrico aplicado. Se calcula la conductividad σ para caracterizar la facilidad con la que aparece en un material una densidad de corriente (corriente porunidad de área) j, definida como:
j = σ E
o por su recíproco la resistividad ρ:
j = E / ρ
La conducción en dispositivos semiconductores puede darse debido a una combinación de campo eléctrico (deriva) y de difusión. La densidad de corriente es entonces
j = σ E + D ∇qn
siendo q la carga eléctrica elemental y n la densidad de electrones. Los portadores se mueven en la dirección dedecrecimiento de la concentración, de manera que para los electrones una corriente positiva es resultado de una gradiente de densidad positivo. Si los portadores son "huecos", cámbiese la densidad de electrones n por el negativo de la densidad de huecos p.
En los materiales linealmente anisótropos, σ, ρ y D son tensores.
Índice
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1 Sólidos (incluidos los sólidos aislantes)
1.1 Metales
1.2Semiconductores
1.3 Superconductores
2 Electrolitos
3 Gases y plasmas
4 Otros
Sólidos (incluidos los sólidos aislantes)[editar]
En los sólidos cristalinos, los átomos interaccionan con sus vecinos, y los niveles de energía de los átomos individuales forman bandas. El hecho de que un material conduzca o no, viene determinado por su estructura de bandas y por la ocupación de dichas bandasdeterminada por los niveles de Fermi. Los electrones, al ser fermiones, siguen el principio de exclusión de Pauli, por lo que dos electrones dentro de un mismo sistema de interacciones no pueden ocupar el mismo estado, lo cual significa que sus cuatro números cuánticos han de diferir. Así los electrones en un sólido rellenan bandas de energía hasta un cierto nivel, llamado la energía de Fermi. Las bandasque están completamente llenas de electrones no pueden conducir la electricidad, porque no hay estados cercanos de energía a los que los electrones puedan saltar. Los materiales con todas las bandas llenas (la energía de Fermi es entre dos bandas) son aislantes. Sin embargo, en algunos casos, la teoría de bandas falla y materiales que se predecían como conductores por la teoría de bandas sevuelven aislantes. Los aislantes de Mott y los aislantes de transferencia de carga son dos clases de ejemplos.
Metales[editar]
Los metales son buenos conductores de la electricidad y del calor porque tienen espacios sin rellenar en la banda de energía de valencia. (El nivel de Fermi marca una ocupación sólo parcial de la banda). En ausencia de campos eléctricos, la conducción eléctrica se produce entodas direcciones a velocidades muy elevadas. Incluso a la temperatura más fría posible - en el cero absoluto - la conducción eléctrica puede aún darse a las velocidad de Fermi (la velocidad de los electrones con energía de Fermi). Cuando se aplica un campo eléctrico, un ligero desequilibrio desarrolla un flujo de los electrones móviles. Los electrones de esta banda pueden verse acelerados por elcampo porque hay multitud de estados cercanos sin rellenar en la banda.
La resistencia en los metales se da por la dispersión de electrones desde defectos en el entramado o por fonones. El modelo de Drude representa una teoría grosera clásica para metales sencillos, en el que la dispersión es caracterizada por un tiempo de relajación τ. La conductividad viene entonces dada por la fórmula:...