ПРОВОДИ́МОСТЬ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ

ПРОВОДИ́МОСТЬ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ (элек­тро­про­вод­ность), спо­соб­ность ве­ще­ст­ва про­во­дить элек­трич. ток под дей­ст­ви­ем элек­трич. по­ля; фи­зич. ве­ли­чи­на, ко­ли­че­ст­вен­но ха­рак­те­ри­зую­щая эту спо­соб­ность. П. э. обу­слов­ле­на при­сут­ст­ви­ем сво­бод­ных но­си­те­лей за­ря­да в ве­ще­ст­ве, на­прав­лен­ное дви­же­ние ко­то­рых и соз­да­ёт элек­трич. ток.

В од­но­род­ных изо­троп­ных про­вод­ни­ках плот­ность элек­трич. то­ка $\boldsymbol j$ свя­за­на с на­пря­жён­но­стью элек­трич. по­ля $\boldsymbol E$ Ома за­ко­ном

 $\boldsymbol j=σ\boldsymbol E$, где по­сто­ян­ный ко­эф. про­пор­цио­наль­но­сти $σ$ на­зы­ва­ет­ся П. э. или удель­ной про­во­ди­мо­стью. Ве­ли­чи­на, об­рат­ная удель­ной про­во­ди­мо­сти, на­зы­ва­ет­ся удель­ным элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем.

В ани­зо­троп­ных про­вод­ни­ках, напр. в мо­но­кри­стал­лах, П. э. для раз­ных на­прав­ле­ний мо­жет быть раз­лич­ной. Это при­во­дит к не­кол­ли­не­ар­но­сти век­то­ров $\boldsymbol j$ и $\boldsymbol E$ и тен­зор­ной свя­зи ме­ж­ду ни­ми: $\boldsymbol j_i=σ_{i𝑘}\boldsymbol E_𝑘$. П. э. в этом слу­чае опи­сы­ва­ет­ся тен­зо­ром 2-го ран­га $σ_{i𝑘}$. Тен­зор П. э. удов­ле­тво­ря­ет со­от­но­ше­ни­ям Он­са­ге­ра (см. Он­са­ге­ра тео­ре­ма

) $σ_{i𝑘}=σ_{𝑘i}$, т. е. яв­ля­ет­ся сим­мет­рич­ным.

В об­щем слу­чае за­ви­си­мость $\boldsymbol j$ от $\boldsymbol E$ не­ли­ней­на, т. к. $σ_{i𝑘}$ за­ви­сит от $\boldsymbol E$. В этом слу­чае вво­дят по­ня­тие диф­фе­рен­ци­аль­ной П. э. $σ^{дифф}=dj/dE$. В силь­но не­рав­но­вес­ных ус­ло­ви­ях (силь­ное элек­трич. по­ле, ин­тен­сив­ное ос­ве­ще­ние) диф­фе­рен­ци­аль­ная П. э. в не­ко­то­рой об­лас­ти на­пря­жён­но­стей элек­трич. по­лей мо­жет стать от­ри­ца­тель­ной (см. От­ри­ца­тель­ное диф­фе­рен­ци­аль­ное со­про­тив­ле­ние

). Тео­ре­тич. ана­лиз по­ка­зы­ва­ет, что в не­ко­то­рых осо­бых не­рав­но­вес­ных си­туа­ци­ях воз­мож­на от­ри­ца­тель­ная пол­ная П. э. (это оз­на­ча­ет, что $\boldsymbol j$ и $\boldsymbol E$ ан­ти­па­рал­лель­ны, т. е. ток те­чёт на­встре­чу по­лю).

П. э. свя­за­на с под­виж­но­стью но­си­те­лей за­ря­да

 $μ$ со­от­но­ше­ни­ем: $σ=qnμ$ , где $q$ и $n$ – за­ряд и кон­цен­тра­ция но­си­те­лей. В слу­чае, ко­гда П. э. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся не­сколь­ки­ми ти­па­ми но­си­те­лей, ха­рак­те­ри­зую­щи­ми­ся за­ря­да­ми $q_i$, под­виж­но­стя­ми $μ_i$ и кон­цен­тра­ция­ми $n_i$, пол­ная П. э. рав­на сум­ме пар­ци­аль­ных П. э.: $$σ=\sum_i q_i n_i μ_i.$$ Фи­зич. ме­ха­низм, ве­ли­чи­на и тем­пе­ра­тур­ная за­ви­си­мость П. э. ле­жат в ос­но­ве клас­си­фи­ка­ции твёр­дых тел, под­раз­де­ляе­мых на ди­элек­три­ки

 >>

, по­лу­про­вод­ни­ки

 >>

и ме­тал­лы

 >>

. Ди­элек­три­ки в рав­но­вес­ном со­стоя­нии ха­рак­те­ри­зу­ют­ся от­сут­ст­ви­ем сво­бод­ных элек­тро­нов. П. э. в них осу­ще­ст­в­ля­ет­ся по­сред­ст­вом пе­ре­ско­ков собств. или при­мес­ных ио­нов ме­ж­ду со­сед­ни­ми уз­ла­ми кри­стал­лич. ре­шёт­ки или меж­до­уз­лия­ми и но­сит ак­ти­ва­ци­онный ха­рак­тер, экс­по­нен­ци­аль­но воз­рас­тая при по­вы­ше­нии темп-ры. При ком­нат­ной темп-ре П. э. ди­элек­три­ков из­ме­ня­ет­ся в диа­па­зо­не от 10^–12 до 10^–10 Ом^–1·см^–1.

В по­лу­про­вод­ни­ках П. э. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся дви­же­ни­ем элек­тро­нов про­во­ди­мо­сти (элек­трон­ная про­во­ди­мость) и ды­рок (ды­роч­ная про­во­ди­мость), под­виж­ность ко­то­рых на мно­го по­ряд­ков превы­ша­ет под­виж­ность ио­нов, сле­до­ва­тель­но, П. э. по­лу­про­вод­ни­ков на­мно­го боль­ше, чем П. э. ди­элек­три­ков. При ком­нат­ной темп-ре она со­став­ля­ет 10^–9–10³ Ом^–1·см^–1 и силь­но за­ви­сит от хи­мич. со­ста­ва и на­ли­чия при­ме­сей. Тем­пе­ра­тур­ная за­ви­си­мость П. э. по­лу­про­вод­ни­ков оп­ре­де­ля­ет­ся в осн. бы­ст­рым (эк­спо­нен­ци­аль­ным) уве­ли­че­ни­ем кон­цен­тра­ции элек­тро­нов и ды­рок с рос­том темп-ры. В не­упо­ря­до­чен­ных по­лу­про­вод­ни­ках воз­мож­на так­же прыж­ко­вая про­во­ди­мость

. П. э. по­лу­про­вод­ни­ков силь­но за­ви­сит от внеш­них воз­дей­ст­вий (маг­нит­но­го по­ля, ос­ве­ще­ния, ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния, дав­ле­ния и др.).

Ме­тал­лы ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­кой (срав­ни­мой с чис­лом ато­мов в еди­ни­це объ­ё­ма) кон­цен­тра­ци­ей но­си­те­лей за­ря­да, и с этим свя­за­на их вы­со­кая П. э. (10⁴–10⁶ Ом^–1·см^–1 при ком­нат­ной темп-ре). Кон­цен­тра­ция но­си­те­лей за­ря­да в ме­тал­лах от­лич­на от ну­ля да­же при аб­со­лют­ном ну­ле темп-ры. Тем­пе­ра­тур­ная за­ви­си­мость П. э. обу­слов­ле­на из­ме­не­ни­ем (уве­ли­че­ни­ем) дли­ны сво­бод­но­го про­бе­га (и, сле­до­ва­тель­но, под­виж­но­сти) но­си­те­лей за­ря­да при по­ни­же­нии темп-ры. При низ­ких темп-pax П. э. мн. ме­тал­лов и спла­вов ста­но­вит­ся бес­ко­неч­ной (см. Сверх­про­во­ди­мость

). П. э. ме­тал­ла свя­за­на с его те­п­ло­про­вод­но­стью Ви­де­ма­на – Фран­ца за­ко­ном

 >>

. Ве­ли­чи­на П. э. оп­ре­де­ля­ет глу­би­ну про­ник­но­ве­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля в про­вод­ник (см. Скин-эф­фект

 >>

) и вре­мя ре­лак­са­ции объ­ём­но­го за­ря­да.

П. э. жид­ко­стей, га­зов и плаз­мы об­ла­да­ет ря­дом осо­бен­но­стей, от­ли­чаю­щих её от П. э. твёр­дых тел (см. в стать­ях Элек­три­че­ские раз­ря­ды в га­зах

, Элек­тро­ли­ты

 >>

).

В СИ удель­ная П. э. из­ме­ря­ет­ся в си­мен­сах на метр (См·м^–1) или в Ом^–1·м^–1 (в фи­зи­ке ча­ще ис­поль­зу­ют еди­ни­цу Ом^–1·см^–1); в СГСЭ – в об­рат­ных се­кун­дах (с^–1).