Ποιες ουσίες μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια σε στερεά κατάσταση;
1. Μέταλλα:
* Μηχανισμός: Τα μέταλλα έχουν μια "θάλασσα" ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορούν να κινηθούν ελεύθερα σε όλο το στερεό. Αυτά τα ηλεκτρόνια φέρουν το ηλεκτρικό ρεύμα.
* Παραδείγματα: Χαλκός, ασήμι, χρυσό, αλουμίνιο, σίδηρο.
2. Μερικά μη μέταλλα:
* Μηχανισμός: Ενώ τα περισσότερα μη μέταλλα είναι μονωτήρες, ορισμένα στοιχεία όπως ο άνθρακας στη μορφή του γραφίτη και το πυρίτιο μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια λόγω της παρουσίας απομακρυσμένων ηλεκτρονίων στις δομές τους.
* Παραδείγματα:
* γραφίτη: Η στρωματοποιημένη δομή του γραφίτη επιτρέπει την κίνηση των ηλεκτρονίων μεταξύ των στρωμάτων, καθιστώντας τον καλό αγωγό.
* πυρίτιο: Το πυρίτιο είναι ημιαγωγός. Έχει περιορισμένο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά η αγωγιμότητά του μπορεί να αυξηθεί σημαντικά με το ντόπινγκ με ακαθαρσίες. Αυτή η ιδιότητα καθιστά το πυρίτιο απαραίτητο για τα ηλεκτρονικά.
3. Ιωνικές ενώσεις:
* Μηχανισμός: Ενώ οι ιοντικές ενώσεις δεν διαθέτουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν τετηγμένα (υγρά) ή διαλυμένα σε νερό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ιόντα γίνονται κινητά και μπορούν να φέρουν το ρεύμα.
* Παραδείγματα: Χλωριούχο νάτριο (NaCl), βρωμιούχο κάλιο (KBR).
4. Ημιαγωγοί:
* Μηχανισμός: Οι ημιαγωγοί έχουν αγωγιμότητα μεταξύ εκείνης των αγωγών και των μονωτών. Η αγωγιμότητά τους μπορεί να ελεγχθεί από τη θερμοκρασία, το ντόπινγκ και άλλους παράγοντες.
* Παραδείγματα: Πυρίτιο (SI), γερμανικό (GE), αρσενίδιο γαλλίου (GaAs).
Σημαντική σημείωση: Δεν είναι όλα τα στερεά. Οι μονωτές όπως το καουτσούκ, το γυαλί και το πλαστικό έχουν στενά δεσμευμένα ηλεκτρόνια που δεν μπορούν να κινηθούν ελεύθερα, εμποδίζοντας τη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας.
