chương 2 vật LIỆU dẫn điện và bán dẫn điện

2.1 Khái niệm về điện dẫn Trong kim loại đặc trưng như kim loại kiềm, kim loại quý như Au, Ag, Cu các điện tử hoá trị của chúng được coi như tách khỏi nguyên tử và tạo ra trong tinh thể

11/09/15 Page 1

Chương 2 : Vật liệu dẫn điện và bán dẫn điện

2.1 Khái niệm về điện dẫn 2.2 Điện trở suất của kim loại 2.3 Vật liệu dẫn điện

2.4 Vật liệu dẫn điện có điện dẫn cao 2.5 Các hợp kim điện trở suất cao 2.8 Vật liệu bán dẫn điện

2.9 Hiện tượng siêu dẫn và chất siêu dẫ

2.1 Khái niệm về điện dẫn

Trong kim loại đặc trưng như kim loại kiềm, kim loại quý như Au, Ag, Cu các điện tử hoá trị của chúng được coi như tách khỏi nguyên tử và tạo ra trong tinh thể một khí điện tử, còn tại các nút mạng chỉ có các gốc ion

Các khí điện tử này được coi là tự do, quãng đường chuyển động tự do trung bình của chúng lớn (108 đến

1010 khoảng cách giữa các nguyên tử), sự va chạm giữa các điện tử không tồn tại

Các điện tử dẫn không bị tác động bởi các ion, vì các ion phân bố theo một mạng tuần hoàn đúng đắn, ở đó có các sóng (sóng điện từ) lan truyền tự do như một cấu trúc tuần hoàn lý tưởng (có thể coi thế Coulomb bằng không)

Các điện tử dẫn rất ít va chạm với nhau do chúng phải tuân theo nguyên

lý Pauli Khí điện tử không tương tác theo nguyên lý Pauli gọi là khí điện

tử tự do Fermi

11/09/15 Page 3

2.1.1 Chuyển động của các điện tích

Khi ta nói một dòng điện đi qua một mặt đã cho thì phải có một dòng chảy thực sự của các điện tích

qua mặt đó, và sự chuyển động của các điện tích phải có một hướng xác định

Tính dẫn điện của các vật liệu là thước đo khả năng cho một dòng điện đi qia khi nó được nối với một nguồn điện

Trước hết chúng ta xem xét sự chuyển động các điện tích tự do nghĩa là dòng điện

Ví dụ về các dòng điện có rất nhiều từ các dòng điện phóng điện sét đến các dòng điên thần kinh rất nhỏ điều khiển các bắp thịt của chúng ta

Tuy dòng điện là dòng của các điện tích chuyển động nhưng không phải mọi điện tích chuyển động

đều tạo nên dòng điện

Nếu bây giờ ta đạt lên khung này một điện áp, ví dụ nối nó với một ắc qui thì nó không còn ở cùng một

điện thế nữa

2.1.2 Dòng điện

Dù phần lớn các điện tích trong các điện môi là các điện tích ràng buộc nhưng vẫn tồn tại một lượng các

điện tích tự do tức là những điện tích có thể chuyển động tự do dưới tác dụng của điện trường bên ngoài

để tạo thành dòng điện

Khi một khung dẫn cô lập, dù nó có điện tích hay không, mọi điểm của nó có cùng một điện thế

Điện trường không thể tốn tại trong vật này hay song song với nó

Tuy có các điện tử dẫn (điện tử tự do) nhưng không có lực điện tác dụng lên chúng và do đó không có dòng điện

Điện trường bên trong vật liệu tác dụng lên các điện tử tự do và tạo thành một dòng chảy thực sự của các

điện tích

Tuy vậy của chúng có một ý nghĩa quan trọng Trước hết dòng điện dẫn là nguyên nhân gây tổn hao

dòng điện như nhau đối với tất cả các mặt phẳng bất kể sự định hướng của chúng như thế nao

Vì các hạt mang điện tích khác nhau chuyển động theo chiều ngược nhau nên ta phải chọn một trong hai dòng điện tích để biểu thị chiều của dòng điện

Theo quy ước, mũi tên chỉ chiều dòng điện được vẽ theo chiều chuyển động của các điện tích dương,

thậm chí ngay cả khi các hạt chuyển động không mang điện tích dương

Dòng điện theo định nghĩa trên đây là một đại lượng vô hướng vì ở đây cả điện tích và thời gian đều là các đại lượng vô hướng

Trên thực tế nếu các điện tích tự do tham gia vào dòng điện

điện tích âm chúng sẽ chuyển động ngược với chiều của điện trường bên ngoài

điện tích dương chuyển động theo chiều của điện trường

chúng ta quan tâm đến dòng điện i trong một vật dẫn nào đo (điện môi hoặc dẫn điện)

2.1.3 Mật độ dòng điện

Với một mặt bất kỳ, phẳng hoặc không phẳng, qua đó có dòng điiện là i, mật độ dòng điện J ở các điểm trên mặt đó liên hệ với dòng điện i bởi

S d j

i = ∫  

Để mô tả dòng chuyển động ta đưa vào mật độ dòng điện J

Khi khác ta lại lại quan tâm đến dòng điện tích ở một điểm nào đó ở bên trong của vật dẫn

Một hạt mang điện tích sẽ chuyển đông theo chiều của điện trường E tại điểm đó

e

nSl t

q i

Các điện tử dẫn trong một vật dẫn, ví dụ như đồng có vận tốc có hướng hỗn độn vào khoảng 106 m/s

Dòng có hướng hay vận tốc trôi của các điện tử dẫn nhỏ hơn rất nhiều vào khoảng 10-3 m/s

đánh giá vận tôc trôi của các điện tích ta giả thiết các hạt mang điện tích dương, ngay cả trên thực tế chúng

là các điện tử tự do (điện tích âm)

2.1.5 Điện trở và điện trở suất của kim loại

Nếu ta đặt cùng một điện áp giữa hai đầu của các thanh giống nhau về hình học, một thanh bằng đồng, một thanh bằng thuỷ tinh thì sẽ có dòng điện rất khác nhau

Đặc trưng của các vật dẫn trong hiện tượng này là điện trở của nó  

Điều này giải thích bởi trong các vật dẫn bằng kim loại, mật độ điện tích tự do lớn hơn rất nhiều

so với trong thuỷ tinh

Dòng điện là kết quả của sự chuyển động của các điện tử nằm trong mạng tinh thể cấu tạo nên kim loại  

11/09/15 Page 9

Động lượng của điện tử tự do liên hệ với véctơ sóng bởi biểu thức

Điện trường E và từ trường B tác dụng lên điện tử một lực bằng  

Theo định luật Newton II phương trình chuyển động của điện tử có dạng

Khi không có va đập thì điện trường ngoài E xê dịch đồng đều tất cả các điểm của cầu Fermi trong không gian k

hay

m

k v

k v

dk dt

v d m

Nếu điện trường E được đóng vào thời điểm t=0 thì các điện tử của khí điện tử ở thời điểm đó điền đầy cầu Fermi sao cho tâm cầu ở gốc toạ độ trong không gian k cũng giống như trước khi đóng điện trường

Sau thời điểm đã đóng điện trường, các điện tử điền đầy cầu nhưng tâm của cầu Fermi dịch chuyển khỏi gốc toạ độ một đoạn

t E

e e

d

d e

e

m

E

e m

F v

d dt

v d m a

m F

 Điện tích dịch chuyển tỷ lệ với mật độ điện tích ne

 Số nhân e/m xuất hiện là do gia tốc của điện tích ne trong điện trường đã cho tỷ lệ thuận với

điện tích và tỷ lệ nghịch với khối lượng

11/09/15 Page 11

Để đơn giản hoá, ta coi rằng trong điện môi chỉ tồn tại một loại các điện tích tự do duy nhất là các điện tử

Sau một đơn vị thời gian, tất cả các điện tử chứa trong thể tích hình lăng trụ này sẽ chuyển động hết qua

mặt phẳng S đi hết quãng đường là d,

Q = N.e = (n.V)e = (n.d.S )e= (n.vd.S)e

Xét một thanh vật liêu hình lăng trụ

có tiết diện vuông góc S chiều dài l bằng vận tốc chuyển động trung bình của các điện tích tự do vd

Số lượng điện tích chuyển động qua tiết diện S là N

Gọi n là mật độ điện tích tự do

d

V d =

SE

Tổng điện tích chính là dòng điện đi qua khối điện môi

I = e.n ve.S

j là mật độ dòng điện (A/m2), là lượng điện tích chuyển động qua một đơn vị diện tích của tiết diện vuông góc

trong một đơn vị thời gian hay nói cách khác là dòng điện qua một đơn vị diện tích

j = I/S = e.n.vd

trong đó : τ là thời gian giữa hai lần va chạm liên tiếp của điện tử khi chuyển động

me là khối lượng của điện tử

Vận tốc chuyển động trung bình của các điện tử tự do νd dưới tác dụng của điện trường cường độ E được xác

định theo biểu thức sau

E m

= 2 àe= (eτ/me) gọi là độ linh hoạt của điện tử

à là đại lượng đặc trưng cho khả năng chuyển động của các điện tích dưới tác dụng của điện trường

= 2 Đơn vị của điện dẫn suất là S/m hay Ω-1cm-1

Trong các vật liệu bán dẫn điện, độ linh hoạt của các điện tử lớn hơn trong các kim loại nhưng điện dẫn suất của chúng vẫn bé hơn là bởi vì mật độ điện tích tự do trong các vật liệu bán dẫn nhỏ hơn từ 106 đến 108 lần so với trong các vật liệu dẫn điện

điện dẫn suất tỷ lệ với mật độ điện tích tự do và độ linh hoạt của điện tử

Điều này có nghĩa là, một vật liệu dẫn điện tốt thì điều kiện cần thiết là cả n và àe đều phải có những giá trị lớn

Cụ thể trong các vật liệu dẫn điện, mật độ các điện tích tự do và các độ linh hoạt của chúng rất lớn nên các kim loại dẫn điện rất tốt

Ngược lại trong các điện môi, chỉ có rất ít các điện tích tự do có thể tham gia vào quá trình dẫn điện, điện dẫn suất rất nhỏ nên chúng là những vật liệu cách điện

i i p

i

i i

i p

ta )

(

= j

tức là bằng tổng điện dẫn suất của từng loại điện dẫn riêng biệt

Trong trường hợp tổng quát

các thành phần mang điện trong các điện môi không chỉ là các điện tử tự do

mà còn là các hạt điện tích tự do khác như các ion âm và dương, hoặc các nhóm phần tử mang điện tích

nên biểu thức chung của điện dẫn suất có dạng

Điện trở suất ρ theo định nghĩa là đại lượng tỷ lệ nghịch độ dẫn điện

τ γ

11/09/15 Page 15

Ta xét sự dẫn điện của đồng Tế bào của tinh thể đồng là một hình lập phương có cạnh là 0,362 nm với

8 nguyên tử đồng ở các đỉnh lập phương và ở tâm của mỗi mặt cũng có một nguyên tử

Ta cũng giả thiết các điện tử không va chạm với nhau mà chỉ va chạm với các nguyên tử của kim loại

Các điện tử dẫn điện trong các kim loại chuyển động tự do giống như các phân tử của một chất khí trong một bình chứa kín

Điện tử hoá trị có thể tự tách ra khổi nguyên tử và chuyển động tự do trong chất rắn tạo thành đám mây hay còn gọi là đám khí điện tử

Nguyên tử đồng có một điện tử hoá trị đơn trên lớp 4s liên kết rất lỏng lẻo với hạt nhân

Để hiếu tại sao các vật liệu tuân thủ định luật Ohm, ta phải xét quá trình dẫn điện ở mức độ nguyên tử

Với các điện tử dẫn chính vận tốc trôi xác định dòng điện chứ không phải vận tốc chuyển động hiệu dụng

Theo vật lý cổ điển, các điện tử phải tuân theo sự phân bố vận tốc Maxwell như các phân tử khí, nghĩa là vân tốc trung bình của điện tử tỷ lệ vơí căn bậc hai của nhiệt độ tuyệt đối

Tuy nhiên chuyển động của các điện tử tự do chủ yếu không theo định luật của vật lý cổ điển mà theo các

định luật của vật lý lượng tử

Các điện tử chuyển động với vận tốc hiệu dụng duy nhất vhd độc lập với nhiệt độ Với đồng vhd=1,6.106 m/s

Khi ta đặt một điện trường lên mẩu kim loại, các điện tử tự do chuyển động không hỗn loạn như cũ mà bị trôi một cách chậm chạp theo chiều ngưọc với chiều của điện trường - với một vận tốc trôi trung bình vd khoảng 4.10-5 m/s, tức là nhỏ hơn vận tốc hiệu dụng trung bình rất nhiếu

Chuyển động của điện tử trong một điện trường như vậy là tổng hợp chuyển động do các va chạm hỗn loạn

a = =

m

eE a

vd = . τ = τ

m

eE ne

j v

nev

J ne

Để thuận lợi hơn trong tính toán, trong thực tế, điện trở suất của các kim loại được biểu diễn bằng các đơn vị khác tiện lợi hơn ví dụ như Ω.mm2/m vì khi tính điện trở của một dây dẫn ta đo chiều dài bằng m, tiết diện bằng mm2

Theo biểu thức nên điện dẫn suất của các kim loại rất lớn bởi vì mật độ điện tử dẫn điện rất cao Ví dụ, trong đồng trung bình có gần như một điện tử tự do trên một nguyên tử

mật độ nguyên tử bằng 8,47.1022cm-3, có nghĩa là cũng có vào khoảng 8,47.1022 điện tử trong 1 cm3

Với đồng

độ linh hoạt của điện tử 43.5 cm2/V.s, ta có điện dẫn suất γ=5,81.105Ω-1.cm-1

điện dẫn suất γ=5,81.105Ω-1.cm-1

11/09/15 Page 19

2.2.1 Sự phụ thuộc của độ linh hoạt và điện trở suất vào nhiệt độ

Đa số các kim loại có điện trở ở 300 K là do va chạm của điện tử dẫn với mạng, còn ở nhiệt độ Heli lỏng (4K) là do va đập với các nguyên tử tạp chất và các khuyết tật (sai lệch) của mạng như nút khuyết (lỗ

hổng), lệch mạng

t

L ρ ρ

ρ = +

ρL điện trở suất do dao động mạng

Nếu tạp chất ít thì ρt không phụ thuộc vào nhiệt độ

(nguyên lý Mattiessen)

ρt điện trở suất do tán xạ của điện tử tạp chất

điện trở suất dư ρt (do tán xạ trên tạp chất) khác nhau đối với mỗi mẫu, điện trở suất ρL do dao động nhiệt giống nhau với các mẫu (ví dụ với Kali)

Khi ngoại suy đồ thị tới T=0 K ta được điện trở suất

dư : giá trị này tương đường với ρt vì ρL=0

điện trở suất của kim loại chứa tạp chất với nhiệt độ

có thể viết

trong đó ρo điện trở suất ở nhiệt độ To

α hệ số nhiệt của điện trở suất

11/09/15 Page 21

Sự thay đổi của điện trở suất theo nhiệt độ rất chính xác Nó dễ lặp lại đến mức nhiệt kế bằng điện trở bạch kim

được công nhận như một chuẩn thứ cấp để đo nhiệt độ trong khoảng từ 14 dến 400 K

Quy luật thay đổi của điện trở suất cho phép xác định một phương pháp thường đước sử dụng để tính giá trị nhiệt độ có thể đạt khi vận hành trong các cuộn dây của các thiết bị điện (máy biến áp hoặc động cơ) như sau

đo điện trở của mạch ở điện áp một chiều và nhiệt độ môi trường, sau đó đo điện trở ở nhiệt độ làm việc bình thường

tính trị số nhiệt độ trung bình theo các giá trị đo được theo hệ số α đã biết Các hợp kim thường có hệ số nhiệt độ của điện trở suất bé hơn rất nhiều, đạt tới 10-5 thậm chí 10-6K-1

Điện trở suất của các kim loại liên hệ chặt chẽ với sự khuyếch tán các điện tử tự do trong chuyển động nhiệt của các nguyên tử và của các khuyết tật trong mạng tinh thể

θ, K 420 225 600 345 190 465 440 95 160 400

ở nhiệt độ thấp điện trở suất không còn phụ thuộc vào nhiệt độ và lúc này xác định bởi điện trở dư bởi các khuyết tật của mạng tinh thể

Khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ Debye θ (đối với các kim loại θ=100-500 K), điện trở suất được giải thích bởi

sự dao động nhiệt của mạng tinh thể (ρnh) do vậy điện trở suất của các kim loại tăng gần như tuyến tính với nhiệt độ

2.3 Vật liệu dẫn điện

Tính dẫn điện của các vật liệu dẫn điện được phân thành hai loại : vật liệu với điện dẫn điện tử (vật dẫn kim loại) và vật liệu với điện dẫn ion (vật dẫn điện phân)

2.3.1 Tính chất điện hoá của kim loại

Vật liệu dẫn điện là những vật liệu ở điều kiện bình thường có nhiều các điện tử tự do

Hầu hết các vật dẫn điện là kim loại ở thế rắn, trong một số điều kiện có thể là chất lỏng hoặc chất rắn

Các kim loại nằm ở phần bên trái của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học của Mendeleep, chính xác hơn là bên trái của đường chéo đi từ nguyên tố Be (berylium) số 4 đến nguyên tố At (astate) số 85

Theo cấu trúc hoá học, kim loại được định nghĩa là các nguyên tố có ít hơn 4 điện tử hoá trị

Các điện tử này dễ dàng bị nhường để tạo thành lớp ổn định với 8 điện tử ở lớp ngoài cùng

11/09/15 Page 25

Các kim loại có độ hoạt động hoá học mạnh là kim loại dễ mất điện tử

Theo bảng hệ thống tuần hoàn chúng ta có thể phân biệt các nhóm kim loại điển hình

Nhóm kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) mà lớp s chỉ có 1 điện tử Nguyên tử dễ dàng nhường điện tử này để trở thành ion dương

Nhóm kim loại kiềm thổ (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), lớp s chỉ có 2 điện tử

Nhóm III gồm các kim loại B, Al, Ga, In, Ti trong đó nguyên tố đầu tiên không được coi là kim loại vì nó khó nhường điện tử và có thể liên kết với các nguyên tố khác theo dạng liên kết đồng hoá trị

Trong nhóm IV gồm các nguyên tố có 4 điện tử ở lớp ngoài cùng chỉ có Sn và Pb được coi là kim loại

Các điện tử ở quỹ đạo ngoài cùng của nguyên tử có ảnh hưởng nhiều nhất đến tính chất của mỗi chất, trong đó phải kể đến tính dẫn điện, dẫn nhiệt và tính dẻo

2.3.2 TÝnh chÊt chung cña c¸c vËt liÖu dÉn ®iÖn

11/09/15 Page 27

Điện trở suát của các kim loại và các hợp kim tăng khi nhiệt độ tăng Carbon và các chất điện phân lại

có điện trở suất giảm khi nhiệt độ tăng Sự thay đổi điện trở suất với nhiệt độ được đặc trưng bở hệ số nhiệt của điện trở suất α Hệ số α gần như nhau đối với các kim loại nằm trong khoảng 3.10-3 đến 8.10-

3 K-1

Hệ số nhiệt của điện trở suất

Nếu đặt hai thanh kim loại làm bằng cùng một vật liệu dẫn điện, ta nhận thấy điện trở giữa hai điểm trên mặt tiếp xúc lớn hơn rất nhiều so với trị số tính theo định luật Ohm cho một vật dẫn bình thường

Điện trở tiếp xúc và sức nhiệt

Nếu thực hiện tiếp xúc giữa hai kim loại khác nhau, thì trên tiếp xúc giữa chúng xuất hiện một hiệu điện thế

được giải thích bởi sự khác biệt trị số công thoát của điện tử từ các kim loại này và bởi mật độ điện tử không giống nhau

Điều này được giải thích là dù có sử dụng mọi biện pháp thì tiếp xúc giữa hai kim loại không phải là tiếp xúc mặt thực mà thực tế vẫn là các tiếp xúc theo các điểm hay chính xác hơn là các vi điểm Nếu ta thực hiện một lức nén có thể làm cho các điểm bị phá vỡ, do đó diện tích tiếp xúc thực tế tăng lên và điện trở tiếp xúc giảm đi

Nếu dùng hai dây dẫn kim loại có sức điện động lớn ghép với nhau chúng ta đã có được một cái cặp nhiệt có thể dùng để đo nhiệt độ

Đối với một dây dẫn nối giữa hai điểm có nhiệt độ khác nhau : nhiệt độ T1 (nóng) và nhiệt độ T2 (lạnh )

Tuy nhiên nếu ta sử dụng dây A khác vật liệu với dây B thì von met sẽ chỉ chênh lệch điện áp giưã hai dây (U12= UA-UB).

Một số cặp nhiệt có thể đo được nhiệt độ rất cao

plantin-rhodium đến 1700 Cchromel - alumel : 1260 C

Các điện tử ở đầu có nhiệt độ cao sẽ có năng lượng lớn hơn các điện tử ở dầu lạnh

Điều này là cho chúng chuyển động từ đầu nóng sang đấu lạnh

Do đó đầu nóng tích điện dương, còn đầu lạnh tích điện âm với điện áp giữa hai đầu dây A là UA

UA chỉ phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ T1 và T2 chứ không phải là phân bố nhiệt độ dọc theo dây

Để đo được điện áp này cần một dây dẫn thứ hai có nối với một von met

Nếu dây dẫn B cũng cùng loại với dây A thì von met sẽ chỉ 0 (UA-UA=0)

11/09/15 Page 31

b) Tính chất vật lý của kim loại

Nhiệt độ ứng với khi kim loại chuyển từ thể đặc sang thể lỏng hoàn toàn gọi là nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt lượng toả ra trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích thẳng góc với hướng toả nhiệt trên một đơn vị khoảng cách có sự chênh lệch nhiệt độ gọi là nhiệt dẫn suất

Nhiệt độ và nhiệt lượng nóng chảy 

Tính dẫn nhiệt 

Nhiệt dẫn suất đo bằng W/m.độ

Tính dẫn nhiệt là tính chất truyền nhiệt của kim loại khi bị đốt nóng hay khi làm nguội

Nhiệt lượng cần thiết để một đơn vị khối lượng kim loại chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng hoàn toàn trong điều kiện áp suất bình thường gọi là nhiệt lượng nóng chảy (J/kg hay

kcal/kg)

Nhiệt lượng cần thiết để làm cho nhiệt độ của một đơn vị khối kim loại tăng lên 1 độ Celcius gọi

là nhiệt lượng riêng J/kg độ hay kcal/kg.độ)

c) Tính chất hoá học của kim loại

Tính chất hoá học biểu thị khả năng của các kim loại chống lại tác dụng của môi trường hoá học

Khả năng chống lại sự ăn mòn của hơi nước hay oxy của không khí ở nhiệt độ thư

ờng và nhiệt độ cao gọi là tính chống ăn mòn

Khả năng chống lại sự ătác dụng của môi trường axit gọi là tính chịu axit

Gi n nở nhiệt ã

Khi đốt nóng các kim loại nở ra và khi làm nguội nó co lại Sự giãn nở cần phải được chú ý trong nhiều trường hợp

Vẻ sáng của kim loại

Kim loại không trong suốt ngay cả đối với tấm kim loại được cán rất mỏng cũng không thrr cho ánh sáng xuyên qua được Theo ánh sáng bề ngoài, kim loại được chia thành kim loại đen và kim loại màu

d) Tính chất cơ học của kim loại

khả năng của kim loại thay đổi hình dạng dưới tác dụng của lực có khí rồi trở lại như cũ khi bỏ lực tác dụng

Khả năng của kim loại chống lại tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng

Là khả năng của kim loại thay biến dạng dưới tác dụng của lực có khí mà không bị phá hỏng , đồng thời vẫn giữ được hình dạng khi bỏ lực tác dụng

Các kim loại dẫn điện thường được chia thành hai loại : loại có điện dẫn cao và loại có điện trở cao

Loại có điện dẫn cao (Cu, Al ) được dùng làm dây dẫn điện, lõi cáp, lõi các cuộn dây của máy biến áp và máy điện Các kim loại

2.4 Vật liệu dẫn điện có điện dẫn cao

2.4.1 Đồng

Đồng được tìm thấy trong thiên nhiên không nhiều Từ quặng, qua phương pháp nấu nóng chảy sẽ thu được sulfua đồng và xỉ Loại đồng với tỷ lệ tối đa 97,5-98% được sử dụng dưới các điện cực dương (đồng anode) để tinh luyện theo phương pháp điện phân

Đồng là vật liệu quan trọng nhất trong các vật liệu dẫn điện được dùng trong kỹ thuật điện

Đồng là một kim loại có màu đỏ nhạt, nó có tính chất dẫn điện tốt (chỉ đứng sau bạc), lại có độ bền cơ khí lớn, chống được ăn mòn, dẫn nhiệt tốt, dễ dát, đễ gia công nên đồng là một vật liệu dẫn điện được sử

dụng rộng rãi nhất

Đồng thô chứa từ 1 dến 9% các tạp chất như sắt Fe, nickel Ni, chì Pb, bạc Ag, bismuth, bạch kim,

trong kỹ thuật điện chỉ sử dụng đồng được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch sulfat đồng

Độ tinh khiết của đồng có thể đạt tới độ 99%

Trong các trường hợp đặc biệt để có một kim loại không bị oxy hoá đồng cần

có độ tinh khiết 99,9%, thậm chí 99,99%

Các tấm âm cực (đồng cathode) nhận được từ phương pháp điện phân sẽ được làm thành thanh hay

khối, để sau đó dát mỏng hay kéo thành sợi theo tiết diện yêu cầu

Các tính chất cơ khí của đồng phụ thuộc vào mức độ tinh khiết của nó Việc thêm một số chất như As,

P, Sb, Ni, Fe, Mn, Si sẽ cải thiện được đặc tính cơ khí của đồng, tuy nhiên sự có mặt của các tạp chất lại làm giảm khả năng dẫn điện của nó

Điện trở suất của đồng bị ảnh hưởng bởi mức độ tạp chất, gia công cơ khí và xử lý nhiệt

Số thứ tự 29 Hệ số giãn nở, °C -1 16,4.10-6

Điện trở suất đồng tinh khiết ở nhiệt độ 20

điện, thanh góp của máy điện

Loại đồng mềm là loại nung xong để nguội Nó ít rắn hơn, sức bền cơ giới kém hơn, độ giãn khi đứt rất lớn và có điện dẫn cao Đồng mêm được sử dụng khi chsế tạo các dây dẫn của cáp điện và dây quấn của máy điện

Sự dát mỏng và sự kéo nguội của đồng điện phân sẽ làm giảm điện dẫn suất của nó

Sự thay đổi điện dẫn suất tuỳ theo nhiệt độ nung nóng trở lại (ủ nhiệt)

Xử lý nhiệt sẽ ảnh hưởng đến tính chất cơ khí của đồng

Trong thực tế người ta sử dụng loại đồng mềm và loại đồng cứng