conductance（conductance和conductivity）

摘要：

Conductance和Conductivity是描述材料导电能力的重要物理量。Conductance是电流通过导体时的电导，与导体尺寸和形状有关，但与材料化学成分无关。Conductivity是一个材料固有的物理特性，量度单位是电导率，与材料化学成分和结构有关。

Conductance和Conductivity的定义

Conductance是指导体在直流电场下通过电流的能力。当一段导体接通电源，电流便从电源导线经过导体，再返回电源。如果将导体两端之间的电势差除以通过导体的电流，得到的便是导体的电导。电导量的单位是西门子（Siemens），它和电导率的单位欧姆-米（Ohm-meter，Ω•m）有所不同。Conductance和导体的尺寸和形状有关，但和材料的化学成分无关。

Conductivity是材料本身的导电率。它是指一个材料在单位长度和单位横截面积内，沿一定方向的导体中，1秒钟内经过单位电压的电荷量。电导率的单位是欧姆-米（Ohm-meter，Ω•m），是反应材料导电性能的重要物理量。Conductivity受到化学成分、晶体结构、电场、温度等多方面影响。

Conductance和Conductivity的计算公式

Conductance的计算公式是：

G=I/U

其中，

G是电导，单位是西门子（S）；

I是通过导体的电流，单位是安培（A）；

U是导体两端的电势差（电压），单位是伏特（V）。

Conductivity的计算公式是：

σ=I/(V×A)

其中，

σ是电导率，单位是欧姆-米（Ω•m）；

I是通过导体的电流，单位是安培（A）；

V是导体上的电压，单位是伏特（V）；

A是导体的横截面积，单位是平方米（m2）。

Conductivity的影响因素

Conductivity是材料固有的物理特性，受到多种因素的影响。

1. 材料的电子结构

材料的电子结构决定了材料的导电性。在石墨烯等材料中，碳原子之间的距离很近，电子的散布能力很强，因而导电性很好。

2. 材料的杂质含量

杂质对材料的导电性有很大影响。比如硅是一种绝缘体，但是掺杂一定量的杂质（比如铝、硼等），就可以改变硅的电导特性，使其成为半导体。

3. 材料的温度

温度也是影响材料导电性的因素。一般来说，随着温度的升高，材料导电性会提高。但是有些材料，如半导体，电子数量和空穴数量并存，导电性会随着温度的升高而下降。

4. 材料的晶体结构

材料的晶体结构对材料的导电性有很大影响。铜是一种良好的导体，但是如果将其凝固成纳米晶体，导电性会下降。

Conductance和Conductivity的应用

Conductance和Conductivity在现代物理学、化学及电子工程等领域有广泛应用，例如：

1. 半导体的制备

半导体材料在电子技术、信息技术等方面有广泛应用。对于半导体的制备和检测，要对半导体实验材料的导电性能进行测试和控制。Conductivity是半导体材料导电性的重要物理量，也是寻找和研究新型半导体材料的一个指标。

2. 能源领域

Conductivity在能源材料中有广泛应用。太阳能电池、燃料电池等能源材料中的电荷传输和能量转换，都依赖于材料的导电性。通过控制材料的电导率，可以提高材料的能量转化效率。

3. 材料工程领域

材料的导电性能是材料工程的重要研究方向。在石墨烯、碳纳米管、含氧化物陶瓷等材料中，通过对材料结构和成分的调整和改进，可以改善材料的导电性能。Conductance和Conductivity的测试和研究对材料工程的发展具有重要意义。

结论

Conductance和Conductivity是材料导电性能的重要物理量。Conductance是电流通过导体时的电导，与导体尺寸和形状有关，但与材料化学成分无关。Conductivity是一个材料固有的物理特性，量度单位是电导率，与材料化学成分和结构有关。Conductivity受到化学成分、晶体结构、电场、温度等多方面影响。Conductance和Conductivity在现代物理学、化学及电子工程等领域有广泛应用，对材料工程的发展和新型材料的研究具有重要意义。