Một chất rắn dẫn điện được khi cĩ sự dịch chuyển của các ion hay các electron trong một khoảng cách lớn. Thơng thường chỉ một trong hai dạng trên chiếm ưu thế, nhưng cũng cĩ một số vật liệu vơ cơ thể hiện đồng thời cả tính chất dẫn điện ion và tính chất dẫn điện electron. Dựa vào phần tử mang điện
trong quá trình dẫn điện người ta phân thành: chất dẫn điện ion, chất dẫn điện electron.
Để đặc trưng cho khả năng dẫn điện của một chất rắn, người ta dùng khái
niệm độ dẫn điện riêng s. Độ dẫn điện riêng s là độ dẫn điện của một thể tích
chất rắn cĩ tiết diện và chiều dài đều bằng một đơn vị. Độ dẫn điện riêng
thường được biểu diễn bằng W-1.cm-1; W-1.m-1 hay CM.m-1 (CM đọc là cimen; 1
CM = 1 W-1). ).
Độ dẫn điện riêng chỉ phụ thuộc vào nồng độ của phần tử mang điện (ion hay electron), điện tích của phần tử đĩ và độ linh động của phần tử. Độ dẫn điện riêng của một số loại vật liệu được cho ở bảng 1.
Bảng 1.1: Độ dẫn điện riêng của một số loại vật liệu
Phần tử dẫn điện Vật liệu Độ dẫn điện riêng (W-1
.cm-1)
Electron
Kim loại 102 – 106
Bán dẫn 10-5 - 102
HVCH: Nguyễn Thị Cát Uyên CBHD: PGS.TS. Lê Văn HIếu
Ion
Tinh thể ion 10-18 – 10-3
Chất điện ly rắn 10-3 – 101
Dung dịch điện ly 10-3 – 101
Chất điện ly rắn là các chất rắn cĩ khả năng dẫn điện ion.
Trong đa số các tinh thể ion hoặc cộng hố trị, sự dịch chuyển của các ion
chỉ xảy ra khi mạng tinh thể cĩ khuyết tật. Ở nhiệt độ thường, sự dịch chuyển
này khơng đáng kể. Chỉ ở nhiệt độ cao, khi các ion cĩ năng lượng nhiệt đáng kể
và nồng độ khuyết tật đủ lớn thì mới đo được giá trị của độ dẫn điện ion. Ví dụ:
ở nhiệt độ phịng, NaCl nguyên chất là chất cách điện; ở gần 800oC (gần nhiệt
độ nĩng chảy của NaCl) độ dẫn điện của NaCl bằng 10-3 W-1.cm-1.
Tuy nhiên, cĩ một nhĩm chất rắn, trong đĩ các ion của một phân mạng cĩ thể chuyển động với tốc độ khá nhanh. Đĩ là những chất dẫn điện ion. Độ dẫn
điện của loại vật liệu này tương đương với độ dẫn điện của các dung dịch điện
ly mạnh. Ví dụ: độ dẫn điện của hợp chất phức b-Al2O3 ở 25oC là do sự dịch chuyển của ion Na+ và bằng 10-3 W-1.cm-1. Nguyên nhân của độ dẫn điện đĩ là do các vật liệu này cĩ khe rãnh trong các mạng lưới.