К основным параметрам проводниковых материалов относят удельную проводимость и удельное сопротивление. Удельная проводимость (удельная электропроводность) – мера способности вещества проводить электрический ток. В системе СИ удельная электропроводность измеряется в единицах 1/(Ом·м) или См/м. Величину, обратную удельной проводимости, называемую удельным сопротивлением , для проводника с постоянным поперечным сечением S и длиной l вычисляют по формуле = RS/l. Для измерения удельного сопротивления проводников на практике пользуются единицей Ом·м. Диапазон удельных сопротивлений металлических проводников довольно узок – от 0,016 для серебра и примерно до 10 мкОм·м для железо-хромо-кобальто-алюминиевых сплавов, т. е. занимает всего три порядка. Величину удельного сопротивления металлического проводника на основании электронной теории металлов можно определить следующим образом: срТnlеm22, (2) где m – масса электрона; vT – средняя скорость теплового движения электрона внутри металлического проводника; lср – средняя длина свободного пробега электрона.
Для различных проводников скорости хаотического движения примерно одинаковы. Незначительно отличаются также и концентрации свободных электронов; так, например, для меди и никеля эта разница составляет менее 10%. Поэтому величина удельного сопротивления в основном зависит от средней длины свободного пробега электрона в данном проводнике, которая в свою очередь зависит от строения проводника, его структуры. Чистые металлы с совершенной кристаллической решеткой характеризуются наименьшим удельным сопротивлением; примеси, искажая решетку, приводят к его увеличению. К такому же выводу можно прийти, имея в виду волновую природу электронов. Рассеяние электронных волн происходит на дефектах кристаллической решетки, которые соизмеримы с расстоянием порядка четверти длины волны электрона. Нарушения меньших размеров не вызывают заметного рассеяния волн. В металлическом проводнике, где длина волны электрона около 5 Å, микродефекты создают значительное рассеяние, уменьшающее подвижность электронов, а следовательно, приводят к росту удельного сопротивления материала. Число свободных носителей заряда (конценртация электронов) с увеличением температуры в металлическом проводнике остается неизменным. Вследствие усиления колебаний узлов кристаллической решетки появляется все больше и больше препятствий на пути направленного движения электронов, т.е. уменьшается средняя длина свободного пробега и подвижность электронов понижается. Поэтому удельное сопротивление металлов с повышением температуры возрастает.
