Основные свойства проводниковых материалов

К важнейшим параметрам, характеризующим свойства проводниковых материалов, относятся:

1) удельная проводимость у или обратная ей величина — удельное сопротивление р;

2) температурный коэффициент удельного сопротивления ТКр или ар;

3) коэффициент теплопроводности ут;

4) контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила (термоЭДС);

5) работа выхода электронов из металла;

6) предел прочности при растяжении GВ и относительное удлинение б.

Значение удельной проводимости (или удельного сопротивления) в основном зависит от средней длины свободного пробега электронов в данном проводнике л, которая, в свою очередь, определяется структурой провод-никового материала. Все чистые металлы с наиболее правильной кристаллической решеткой характеризуются наименьшими значениями удельного сопротивления; примеси, искажая решетку, приводят к увеличению р. Температурный коэффициент удельного сопротивления металлов характеризует влияние температуры нагрева на электрическое сопротивление. С ростом температуры увеличивается число препятствий на пути направленного движения свободных электронов под действием электри-ческого поля, т. е. уменьшается подвижность электронов и, как следствие, уменьшается удельная проводимость металлов и возрастает удельное сопротивление. При переходе из твердого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается увеличение удельного сопротивления (медь и др.), у некоторых металлов (галлий, висмут, сурьма) р — уменьшение. Удельное сопротивление увеличивается при плавлении у тех металлов, у которых при плавлении увеличивается объем, т. е. уменьшается плотность.

Коэффициент теплопроводности ут металлов намного больше, чем коэффициент теплопроводности диэлектриков. Очевидно, что, при прочих равных условиях, чем больше удельная электрическая проводимость у металла, тем больше должен быть его коэффициент теплопроводности. При повышении температуры, когда подвижность электронов в металле и соответственно его удельная проводимость у уменьшаются, отношение коэффициента теплопроводности металла к его удельной проводимости ут/у должно возрастать. Термоэлектродвижущая сила возникает за счет контактной разности потенциалов двух различных металлических проводников. Причина появления этой разности потенциалов заключается в различии значений работы выхода электронов из различных металлов, а также в том, что концентрация электронов, а следовательно, давление электронного газа у разных металлов и сплавов могут быть неодинаковыми. В термопарах используются проводники, имеющие большой и стабильный коэффициент термоЭДС. Наоборот, для обмоток измерительных приборов и резисторов стремятся применять проводниковые металлы и сплавы с возможно меньшим коэффициентом термоЭДС относительно меди, чтобы избежать появления в измерительных схемах паразитных термоЭДС,. которые могли бы вызвать ошибки при точных измерениях.