La conduction électrique dans ces milieux nécessite la présence
d'éléments ionisés.
Les cations et les anions d'une solution électrolytique, et presque
exclusivement les électron d'un gaz ionisé ou plasma seront responsable de
cette conduction.
On peut adopter un modèle classique décrivant le mouvement de ces charges
dans les différents milieux en modélisant son effet par une force de
frottement fluide.
On obtient alors, pour chaque espèce une relation du type passe-bas du premier
ordre. la conductivité apparaît alors directement proportionnelle à la
densité de particules chargée ou à la concentration. La constante de temps
peut être relativement importante et ceci d'autant plus que le milieu sera peu
dense.
Il est nécessaire pour bien comprendre, d'un point de vue microscopique, le phénomène de conduction électrique dans les solides de faire référence à la mécanique quantique. En effet, les modèles classiques ne sont que des justifications a posteriori des mesures macroscopiques.
Si l'on s'intéresse à l'atome, on sait que la mécanique quantique impose un certain nombre de règle relative au niveau d'énergie des électrons. Seul certains niveau sont permis et le principe d'exclusion de Pauli ne permet pas à tous les électrons d'occuper la même niche quantique pour se loger, la même orbitale atomique. Comment à partir de là expliquer la conduction électrique dans les solides?
Quand on met en relation un grand nombre d'atome pour réaliser un solide, on forme, à partir des orbitales atomiques, des orbitales dont les énergies sont différentes mais proches l'une de l'autre. Pour une infinité d'atomes, les énergies permises sont réparties continûment dans des bandes d'énergies séparées par des bandes interdites.
Les électrons vont se répartirent à partir des énergie les plus faibles. à 0K Les électrons rempliraient les niveaux d'énergie comme un liquide rempli un récipient. L'agitation thermique va perturbée la répartition des électrons dans la partie supérieure en permettant aux électrons d'empiéter sur des niveaux d'énergie supérieures alors qu'il reste de la place.
Ce qui permet à ces électrons de se déplacer d'un bout à l'autre du solide.
On distingue trois grands types de comportement:
Les
isolants
Les semi-conducteurs
Les conducteurs
