Als Leiter (m.) bezeichnet man Stoffe, die verschiedene Arten von Energie oder Teilchen weiterleiten können.

Es gibt Leiter für Strom, Wärme, Licht und Magnetismus. Wenn ein Stoff nicht leitet, nennt man ihn Isolator.

Elektrischer Leiter

Ein elektrischer Leiter ist ein Medium, welches frei bewegliche Ladungsträger besitzt, und somit zum Transport geladener Teilchen benutzt werden kann. Diesen Transport nennt man elektrischen Strom.

Leiter 1. Klasse

Metalle sind Leiter 1. Klasse. Die Leitfähigkeit von Metallen beruht auf der Anzahl der Elektronen auf ihrer Außenschale. Metalle bilden eine Bindung in der die Elektronen nur schwach gebunden sind. Die Elektronen sind mehr oder weniger frei beweglich. Leiter haben die Eigenschaft des spezifischen Widerstands, einem Maß für die Leitfähigkeit. Die besten elektrischen Leiter sind Gold und Silber. Als günstigere Alternative wird aber das ebenfalls gut leitende Kupfer verwendet. Die Leitfähigkeit hängt auch von der Temperatur ab. Ihre Leitfähigkeit bleibt innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen konstant. Der spezifische Widerstand der meisten Leiter vergrößert sich bei Erwärmung.

quantenmechanisch betrachtet Wenn man Metalle quantenmechanisch (Blochwellenfunktion, Fermistatistik) betrachtet, ergibt sich, dass die Elektronen nicht jede Energie annehmen können, sondern nur in bestimmten Energiebändern sein können - die Form dieser Bänder hängt vom Kristallgitter des Materials ab.
Die Fermienergie (ist in etwa die Energie der energiereichsten Elektronen) ermöglicht eine Unterscheidung:

• Wenn die Fermienergie in einem erlaubten Band (Leitungsband) liegt spricht man von einem Leiter.
• Liegt die Fermieenergie zwischen den erlaubten Bändern ist es ein ...
  • ... Isolator wenn der energetische Abstand zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband groß gegenüber der thermischen Energie ist.
  • ... sonst ist es ein Halbleiter.

Halbleiter sind einen Sonderform, in reinen Zustand können ihre Kristallgitter stabile Elektronenbindungen aufbauen. Die Elektronen können bei höherer Temperatur in ein Leitungsband aufsteigen, daher leiten Halbleiter im Gegensatz zu Metallen bei höheren Temperaturen besser.
Ein interessanter Effekt bei Halbleitern ist die Löcherleitung (auch Fehlstellenleitung). Das in das Leitungsband aufgestiegene Elektron hinterlässt ein Loch in der Bindung. Dieses Loch verhält sich ähnlich einem Elektron mit positiver Ladung und trägt auch zur Leitfähigkeit bei.

In Halbleiter können auch noch Fremdatome eingebracht werden. Man spricht dann von Dotierung. Die Fremdatome dienen entweder dazu zusätzliche Elektronen einzubringen - man spricht dann von n-Dotierung (z.B. N in Si-Kristall) oder enthalten weniger Elektronen um Löcher einzubringen, was p-Dotierung genannt wird (z.B. B in Si-Kristall).

Modelle::Drude-Theorie, Sommerfeld-Theorie, Bloch-Theorie

Supraleitung Ein interessanter Effekt der bei niedrigen Temperaturen auftritt ist die Supraleitung dabei hat der Leiter gar keinen Widerstand. Der Effekt ist von quantenmechanischer Natur. Die nötige Temperatur ist von der Legierung abhängig. Während die ersten untersuchten Supraleiter Temperaturen in der Nähe des Absoluten Nullpunktes (Absoluter Nullpunkt) benötigen sind heute auch so genannte Hochtemperatur Supraleiter bekannt, diese supraleiten schon bei Temperaturen in der "Nähe" der normalen Raumtemperatur.

Anwendungen:

• Für hochempfindliche Sensoren für elektro-magnetische Felder.
• zum vermindern der Widerstandsverluste in elektrischen Anlagen.
• verlustfreier Transport von Elektrizität.