電気伝導率の一覧表は？各材料の数値比較も（金属：非金属：半導体：絶縁体：温度依存性：物性データなど）
電気伝導率（電気伝導度）は、材料が電気をどれだけ通しやすいかを示す物性値であり、金属・半導体・絶縁体・液体など、さまざまな材料の特性を比較・分類するための重要な指標です。
「銅と銀ではどちらが電気を通しやすいのか」「プラスチックや木材の電気伝導率はどのくらいか」「半導体がなぜ特別な存在なのか」といった疑問を持つ方も多いのではないでしょうか。
本記事では、金属・非金属・半導体・絶縁体・液体といった各材料の電気伝導率の数値を一覧表形式でわかりやすく比較し、温度依存性や物性データの見方についても詳しく解説します。
材料選定や物理・化学の学習、電気工学の基礎知識の確認など、幅広い場面で役立つ内容をお届けします。
電気伝導率とは？基本概念と単位の理解
それではまず、電気伝導率の基本概念と単位について解説していきます。
電気伝導率（σ：シグマ）とは、物質が電気をどれだけ通しやすいかを示す物性値で、電気抵抗率（ρ：ロー）の逆数として定義されます。
単位はS/m（ジーメンス毎メートル）が国際単位系（SI）での標準ですが、材料によってはS/cm（ジーメンス毎センチメートル）も使われます。
【電気伝導率と電気抵抗率の関係式】
電気伝導率（σ）＝ 1 ÷ 電気抵抗率（ρ）
電気抵抗率の単位：Ω・m（オームメートル）
電気伝導率の単位：S/m（ジーメンス毎メートル）
電気伝導率の物理的な意味
電気伝導率が高い材料は電気抵抗が低く、電流が流れやすいことを意味します。
逆に電気伝導率が低い材料は電気抵抗が高く、電流が流れにくい絶縁体に分類されます。
材料の電気伝導率はその内部の自由電子やイオンの数と移動のしやすさによって決まります。
金属は多くの自由電子を持つため電気伝導率が高く、絶縁体は自由電子がほとんどないため電気伝導率が極めて低いです。
材料の電気的分類
材料は電気伝導率の値によって大きく4つに分類されます。
| 分類 | 電気伝導率の範囲（S/m） | 代表的な材料 |
|---|---|---|
| 良導体（金属） | 10⁶〜10⁸ S/m | 銀・銅・金・アルミニウム |
| 半導体 | 10⁻⁴〜10⁴ S/m | シリコン・ゲルマニウム・GaAs |
| 絶縁体（不導体） | 10⁻²⁴〜10⁻¹⁰ S/m | ゴム・ガラス・セラミック・プラスチック |
| 液体・電解質 | 0.0001〜100 S/m（用途による） | 海水・純水・酸・塩溶液 |
電気伝導率の値は同じ「材料の種類」の中でも幅が広く、数値を直接比較することで素材の特性の違いが明確になります。
電気伝導率と関連する物性データ
電気伝導率は温度・結晶構造・不純物濃度・製造方法などによって変化するため、物性データとして参照する際は測定条件（温度）も確認することが重要です。
一般的に金属は温度が上昇すると電気伝導率が低下（電気抵抗が増加）し、半導体は温度が上昇すると電気伝導率が増加するという逆の温度依存性を示します。
金属の電気伝導率一覧表と数値比較
続いては、代表的な金属の電気伝導率の数値を一覧表で比較していきます。
金属は電気の良導体として電線・電子部品・配線材料など幅広く使われており、その中でも電気伝導率の高さは材料選定の重要な基準となります。
代表的な金属の電気伝導率（室温25℃）
| 金属 | 電気伝導率（S/m） | 電気抵抗率（Ω・m） | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| 銀（Ag） | 6.30×10⁷ | 1.59×10⁻⁸ | 電子部品・接点・鏡 |
| 銅（Cu） | 5.96×10⁷ | 1.68×10⁻⁸ | 電線・配線材・コイル |
| 金（Au） | 4.52×10⁷ | 2.21×10⁻⁸ | 電子部品・コネクタ・めっき |
| アルミニウム（Al） | 3.77×10⁷ | 2.65×10⁻⁸ | 送電線・熱交換器・軽量部品 |
| タングステン（W） | 1.79×10⁷ | 5.60×10⁻⁸ | 電球フィラメント・高温用途 |
| 鉄（Fe） | 1.00×10⁷ | 1.00×10⁻⁷ | 鋼材・電気機器・構造材 |
| ニッケル（Ni） | 1.43×10⁷ | 6.99×10⁻⁸ | 電池・合金・電気めっき |
| チタン（Ti） | 2.38×10⁶ | 4.20×10⁻⁷ | 航空宇宙・医療インプラント |
電気伝導率が最も高い金属は銀（Ag）であり、次いで銅（Cu）が続きます。
電線材料として銅が広く使われているのは、銀に次ぐ高い電気伝導率と比較的安価なコストのバランスによるものです。
合金と純金属の電気伝導率の違い
合金は一般に純金属より電気伝導率が低くなります。
これは結晶格子の乱れがキャリア（電子）の散乱を増加させるためです。
例えば、黄銅（銅と亜鉛の合金）の電気伝導率は純銅の約28%程度にとどまります。
高電気伝導率と機械的強度を両立させたい場合には、銅合金（ベリリウム銅・リン青銅など）や特殊処理された合金材料が選択肢となります。
金属の電気伝導率の温度依存性
金属の電気伝導率は温度が上昇すると低下します（電気抵抗率が増加します）。
これは温度上昇によって格子振動（フォノン）が活発になり、電子の移動が妨げられるためです。
多くの金属では電気抵抗率の温度依存性が線形（約0℃〜200℃の範囲）であり、温度係数（TCR）を使って計算できます。
非金属・半導体・絶縁体の電気伝導率一覧
続いては、非金属・半導体・絶縁体の電気伝導率を一覧で比較していきます。
これらの材料は電気伝導率が金属と大きく異なり、電子機器・光電子デバイス・電気絶縁材料など多岐にわたる用途に使われています。
半導体材料の電気伝導率
半導体は電気伝導率が金属と絶縁体の中間に位置し、不純物添加（ドーピング）や温度によってその値を大きく変化させられるという特徴を持ちます。
| 半導体材料 | 電気伝導率（S/m）の目安（真性） | 主な用途 |
|---|---|---|
| シリコン（Si） | 約4.4×10⁻⁴ | IC・太陽電池・トランジスタ |
| ゲルマニウム（Ge） | 約2.2 | 初期トランジスタ・赤外線センサー |
| ガリウムヒ素（GaAs） | 約1×10⁻⁶ | 高速IC・レーザーダイオード |
| 炭化ケイ素（SiC） | 極めて低い（真性） | パワーデバイス・高温用途 |
真性半導体の電気伝導率はドーピングによって数桁以上変化するため、上表の値はあくまでも参考値です。
絶縁体の電気伝導率
| 絶縁体材料 | 電気伝導率（S/m）の目安 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 石英ガラス（SiO₂） | 約10⁻¹⁷〜10⁻¹⁵ | 光ファイバー・半導体基板 |
| アルミナ（Al₂O₃） | 約10⁻¹²〜10⁻¹⁰ | 電子基板・耐熱絶縁材料 |
| 天然ゴム | 約10⁻¹⁵〜10⁻¹³ | 電線被覆・絶縁手袋 |
| ポリエチレン（PE） | 約10⁻¹⁵〜10⁻¹² | ケーブル被覆・絶縁フィルム |
| ダイヤモンド | 約10⁻¹³ | 工具・放熱材料・電子部品 |
絶縁体の電気伝導率は金属の10²⁰〜10²⁵分の1程度というきわめて小さな値を持ちます。
炭素材料（グラファイト・グラフェン）の特殊性
炭素材料は結晶構造によって電気伝導率が大きく異なるという特徴を持ちます。
グラファイトは層内方向に高い電気伝導率（約2×10⁵ S/m）を持つ一方、ダイヤモンドは優れた絶縁体です。
グラフェンは理論的に非常に高い電気伝導率（約10⁸ S/m以上）を持ち、次世代電子材料として注目されています。
液体・溶液の電気伝導率一覧と特徴
続いては、液体・溶液の電気伝導率を一覧で確認していきます。
液体の電気伝導率は溶存イオンの種類と濃度によって大きく変化し、水質分析や化学分析での重要な指標となります。
代表的な液体・溶液の電気伝導率
| 液体・溶液 | 電気伝導率の目安 | 備考 |
|---|---|---|
| 超純水（25℃） | 0.055 μS/cm | 理論最小値 |
| 蒸留水 | 1〜5 μS/cm | CO₂溶解により上昇 |
| 水道水（日本） | 50〜250 μS/cm | 地域差あり |
| 雨水 | 20〜100 μS/cm | CO₂・NOx溶解による |
| 海水 | 約50 mS/cm（50000 μS/cm） | 塩類濃度による |
| 1% NaCl水溶液 | 約16 mS/cm | 生理食塩水相当 |
| 濃硫酸（H₂SO₄） | 約0.01 S/m（希釈により上昇） | 希薄では高電気伝導率 |
電気伝導率と溶液濃度の関係
電解質溶液では、濃度が低い（希薄）範囲では溶液の電気伝導率は溶質濃度にほぼ比例して増加します。
しかし、濃度が高くなるとイオン間の相互作用が強くなり、移動度が低下するため電気伝導率の増加が緩やかになります。
さらに高濃度になると電気伝導率が逆に低下することもあります。
電気伝導率と濃度の関係は直線的でなく、対象溶液の特性を理解した上で校正曲線や換算テーブルを用いることが精度向上のポイントです。
液体の電気伝導率の温度依存性
液体（電解質溶液）の電気伝導率は温度上昇とともに増加します。
これは金属とは逆の温度依存性であり、温度が上昇するとイオンの移動速度（モビリティ）が上がるためです。
多くの電解質溶液では温度が1℃上昇すると電気伝導率が約2%増加するため、測定時には温度補正が欠かせません。
電気伝導率データを活用する実践的ポイント
続いては、電気伝導率の一覧データを実際の業務や学習に活かすための実践的ポイントについて確認していきます。
材料選定での電気伝導率データの活用
電子機器や電気設備の設計・材料選定では、電気伝導率データが重要な判断基準となります。
例えば、配線材料には高電気伝導率の銅やアルミニウムが選ばれ、絶縁材料には電気伝導率が極めて低いゴムやポリエチレンが使われます。
高温環境や耐腐食性が求められる場合には、ステンレス鋼やニッケル合金など特殊金属の電気伝導率データを参考に選定することが重要です。
物性データベースの活用と注意点
電気伝導率の物性データは、NIST（米国国立標準技術研究所）、MatWeb、ASM International などのデータベースで参照できます。
ただし、同じ材料でも製造方法・純度・温度・測定条件によって電気伝導率の値は異なります。
データベースの値はあくまでも参考値として扱い、実際の材料では測定して確認することが推奨されます。
電気伝導率の教育・学習での活用
電気伝導率の一覧データは、電気工学・物性物理・材料科学の学習において非常に有用な参考資料となります。
金属・半導体・絶縁体の電気伝導率の違いをグラフや表で視覚的に比較することで、材料の電気的特性の本質的な理解が深まります。
温度依存性の違い（金属は負、半導体は正）を意識すると、材料選択の観点からも深い理解が得られます。
まとめ
本記事では、電気伝導率の基本概念から、金属・非金属・半導体・絶縁体・液体・溶液の電気伝導率を一覧表で比較し、温度依存性や物性データの活用方法まで幅広く解説しました。
電気伝導率は材料によって約10²⁵倍もの幅があり、金属が最も高く、絶縁体が最も低い値を示します。
半導体はその中間に位置し、ドーピングや温度によって大きく変化する特性を持ちます。
液体の電気伝導率はイオン濃度と温度によって変化し、水質管理の重要な指標として広く活用されています。
材料選定・品質管理・研究学習など、さまざまな場面で電気伝導率の一覧データをぜひ活用してください。
