銅の導電率：自由電子の物語
銅は、そのユニークな原子構造と遊離電子の存在のために、電気の優れた導体です 。これが故障です：
* 原子構造： 銅原子には、原子にゆるく結合した1つの原子価電子があります。この電子は簡単に分離され、遊離電子になります 。
* 電子海： これらの遊離電子は、銅の金属内に「海」を形成し、材料全体で自由に移動できます。
* 導電率： 電位差が銅に加えられると、これらの遊離電子は、電流を運ぶ正の末端に向かって漂います。この電子の自由な動きにより、銅は良好な導体になります。
シリコンとゲルマニウム：導体ではなく、半導体
一方、シリコンとゲルマニウムは半導体です 。これらの構造が銅とどのように異なるか、そして彼らが異なる行動をとる理由は次のとおりです。
* 共有結合： シリコンとゲルマニウム原子には4つの原子価電子があります。それらは、隣接する原子と強い共有結合を形成し、硬い結晶構造を作成します。
* 限られた遊離電子： 一部の電子は自由になることに興奮することができますが、数は銅よりも大幅に低くなっています。これにより、導電性が低下します。
* 温度依存性： 半導体の導電率は温度とともに増加します。 温度が上昇すると、より多くの電子が結合から解放され、自由電子になるのに十分なエネルギーを獲得します。
要約：
* 銅： 原子構造によって促進された「海」内の遊離電子のため、非常に伝導性があります。
* シリコンとゲルマニウム： 強い共有結合により、限られた遊離電子を持つ半導体。それらの導電率は温度依存性です。
導電率のこの違いは、さまざまな技術的アプリケーションにとって重要です。
* 銅： ワイヤー、ケーブル、その他の電気部品に使用されます。
* シリコンとゲルマニウム： トランジスタ、統合回路、およびその他の半導体デバイスの主要材料。
さまざまな要素の原子構造を理解することにより、それらの特性をよりよく理解し、さまざまな技術の進歩に利用することができます。
