전도도

전도도(傳導度, electrical conductivity)는 물질이 전류를 얼마나 잘 전달하는지를 나타내는 물리량이다. 전기 전도율이라고도 불리며, 전기 저항의 역수이다. 즉, 전도도가 높을수록 전류가 더 쉽게 흐르고, 저항이 낮아진다.

정의 및 단위

전도도는 보통 그리스 문자 σ(시그마)로 표기하며, 단위는 국제단위계(SI)에서 지멘스 매 미터(S/m)를 사용한다. 이는 옴의 역수인 지멘스(S)로 표기되는 전기 전도율을 길이로 나눈 값이다. CGS 단위계에서는 역옴-센티미터(Ω⁻¹cm⁻¹)가 사용되기도 한다.

전도도의 종류

전도도는 물질의 종류와 상태에 따라 크게 다르다. 일반적으로 금속은 전도도가 매우 높은 반면, 절연체는 전도도가 매우 낮다. 반도체는 금속과 절연체 사이의 전도도를 가지며, 온도나 불순물의 양에 따라 전도도를 조절할 수 있다.

• 금속: 자유 전자가 많아 전도도가 높다. 구리, 은, 금 등이 대표적이다.
• 반도체: 실리콘, 게르마늄 등이 있으며, 온도나 도핑에 따라 전도도가 변한다.
• 절연체: 자유 전자가 거의 없어 전도도가 매우 낮다. 고무, 유리, 플라스틱 등이 있다.
• 전해질: 이온 전도성을 가지는 액체 상태의 물질로, 이온의 이동을 통해 전류를 전달한다.

전도도에 영향을 미치는 요인

전도도는 다음과 같은 요인에 의해 영향을 받는다.

• 온도: 일반적으로 금속의 경우 온도가 증가하면 전도도가 감소하고, 반도체의 경우 온도가 증가하면 전도도가 증가한다.
• 불순물: 금속에 불순물이 첨가되면 전도도가 감소하고, 반도체에 불순물(도펀트)이 첨가되면 전도도를 조절할 수 있다.
• 결정 구조: 결정의 규칙성이 높을수록 전도도가 높아진다.
• 가해지는 압력: 압력이 증가하면 일반적으로 전도도가 증가한다.

전도도의 활용

전도도는 다양한 분야에서 활용된다.

• 전기 회로: 전선, 저항기, 콘덴서 등 전기 부품의 성능을 결정하는 중요한 요소이다.
• 센서: 온도, 습도, 압력 등을 감지하는 센서에 활용된다.
• 재료 개발: 새로운 재료의 전도도를 측정하여 전기적 특성을 평가하고, 원하는 특성을 가진 재료를 개발하는 데 활용된다.
• 지구물리학: 땅속이나 해저의 전도도를 측정하여 지하 자원 탐사나 지질 구조 연구에 활용된다.