A kristályos oxidok , ha sztöchiometrikusak , elektromos szigetelők , kvázikristályos ionosak (a sók közelében ), a töltések szénhez vannak kötve, és nem mozognak. A szigetelők gyakran kerámia vagy üvegek (de vegye figyelembe, hogy a kerámia és a poharak nem mind oxidok, és a poharak szilárdak, de amorfok ).
A sztöchiometriától való eltérések azonban olyan ponthibákat okoznak, amelyek lehetővé teszik az elektromos vezetést.
Az elektromos áram kétféle terhelés mozgásából származhat:
Az ionok mozgása kétféle módon történhet:
A szállított töltés nem maga az ion töltése, hanem az ion töltése és a töltés közötti különbség, amely akkor lenne, ha a hálózat tökéletes lenne ezen a helyen, amelyet „effektív terhelésnek” nevezünk.
Például: az alumínium-oxid Al 2 O 3 , az alumínium-ion a rács egy 3+ töltés; az alumínium telephely „természetes” terhelése tehát 3+. Ha a helyet most egy helyettesítő Fe 2+ vasion foglalja el , akkor a helyszín pozitív töltéshiánnyal rendelkezik; effektív töltése tehát -1. A jelölés Kröger és Vink , jelöljük ezt a „Fe Al „”. Tehát a pozitív Fe 2+ ion elmozdulása valójában megfelel a negatív töltés elmozdulásának a hálózatban.
A közbeiktatott pozíció tökéletes kristályban üres, ezért "természetes" töltése nulla. Ebben az esetben a terület tényleges terhelése annak a fajnak a valódi terhelése, amely elfoglalja.
Szabad elektront vagy elektronlyukat veszünk figyelembe a közbeiktatott helyzetben. Elmozdulásuk egy klasszikus Ohm-törvényt követ . Azonban ion által megfoghatók és módosíthatják a helyi töltést, például:
M M + e '→ M M 'azután az ionnal együtt mozognak.
Az ionok elmozdulása önmagában termikus keverésnek tudható be; ezt akkor „ diffúziónak ” nevezik , a keletkező elektromos áram ennek a migrációnak a következménye. De az elmozdulást az is létrehozhatja
Tekintsünk egy M elemet, és ennek az elemnek az M n O 2 oxidját . Sóként írható le
(M z + n , O 2- 2 ).A sztöchiometriától való eltérés két tényezőből származhat: az atmoszférával való termodinamikai egyensúlyból és az adalékolásból .
Az oxid és a redukált elem egyensúlyban van az oxidációs reakciót követően
n M + O 2 ↔ M n O 2az oxigén parciális nyomásától és a hőmérséklettől függően az egyensúly egyik vagy másik oldalra tolódik. Azokban a körülmények között, ahol az oxid stabil, eltérések lesznek a sztöchiometriától, az oxid képlete:
Az oxid idegen elemeket tartalmazhat. Ezek az elemek lehetnek:
Ezek a szennyeződések megcsúszhatnak a hálózat ionjai között, ezeket azután „intersticiálisnak” nevezik, vagy másképpen helyettesíthetik a hálózat atomjait, ezeket aztán „helyettesítésnek” nevezik.
A doppingelemek nulla tényleges töltést vezethetnek be. Ez a töltés létrehozása lehetővé teszi az elektromos vezetőképességet, akár ionos, akár elektronikus formában, azáltal, hogy más helyekről befogja az elektronokat (így elektronlyukakat hoz létre), vagy "szabadon bocsát ki" szabad elektronokat.
Ha az oxidot elektromos feszültségnek tesszük ki, a nulla nélküli relatív töltéseket mozgásba hozzuk. Ezáltal koncentrációgradiens jön létre, amelyet a diffúzió hajlamos kiegyenlíteni. Ha helyhez kötött rendszerünk van, akkor ezt a mozgást globálisan - statisztikailag - Nernst-Einstein törvényével leírhatjuk :
vagy
Ez a törvény hasonló a folyékony súrlódáshoz ( ejtőernyős hatás ): a sebesség álló állapotban arányos az erővel.
Mi lehet tehát kapcsolódnak a helyi elektromos vezetőképesség σ i miatt fajok i , hogy a diffúziós együttható:
vagy
A teljes elektromos vezetőképesség σ az egyes fajok elektromos vezetőképességének összege:
σ = ∑ i σ iSzilárd anyagok elektrokémiája
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">