材料阻值是描述材料导电性能的物理量,阻值高可能是由于材料自身电子迁移能力受限所致。例如,金属导体内部的电子受到晶格缺陷、杂质和掺杂元素的散射和阻挠,电阻就会增大。另外,一些非金属材料,如陶瓷、石墨等,由于其本身的结构特性,也可能表现出较高的阻值。
此外,材料的尺寸、形状、厚度等也会影响阻值,例如导线的截面积越小,电阻会越大;同样的材料,其直径越细,电阻值也会增大。
在相同的材料形状和尺寸下,阻值随温度的变化而改变。通常来说,材料的电阻随温度的升高而增加,多数材料的阻温系数为正值。这是因为温度升高会增加晶格振动和杂质电离的程度,导致电子迁移受到更多阻拦。然而少数材料,如氧化铝等,其电阻随温度升高而降低。
一个有趣的现象是,有些材料在接近绝对零度的温度下表现出超导性质,即其电阻降低到很低的范围。这是因为超导材料能在电导带上形成一个闭合的电荷流动环路,使电子的阻力消失。
几何因素是指材料导体的几何形状对电阻的影响。例如,一个材料导体的长度越长,其电阻就会越大。另外,导体的截面形状也会影响其电阻。例如,一个方形截面的导体与一个圆形截面的导体,其长度和材料相同的情况下,前者的电阻比后者要大。
此外,当一个导体具有特定的形状,例如电阻器的螺旋形线圈,其电阻也会随其形状的改变而改变。这些形状因素也会关系到材料导体内的电场分布,从而影响电流流动的方式。
在一些材料中,向其中掺杂少量的某些元素能够显著地影响其电阻值。例如,半导体材料的电阻可以通过改变掺杂浓度和掺杂类型来控制。掺杂作用会形成带隙和少量自由载流子,从而影响电子迁移的能力和电阻大小。
此外,掺杂剂的不同类型也会对电阻值产生不同的影响。例如钨的掺杂作用可以大幅度增加某些材料的阻值,而硅掺杂则可以降低阻值。