Materiały, przez które przepływa prąd, stawiają różny opór
(rezystancję) przepływającym elektronom. Materiały, które mają bardzo małą
rezystancję lub nie mają jej wcale, są nazywane przewodnikami. Te materiały,
które nie przewodzą prądu lub przewodzą go w bardzo małym stopniu, nazywane są
izolatorami. Wielkość rezystancji zależy od chemicznego składu materiału.
Wszystkie materiały przewodzące prąd elektryczny charakteryzują się
mierzalną wielkością opisującą rezystancję dla przepływających przez nie
elektronów. Materiały te charakteryzują się również pojemnością i
indukcyjnością, które związane są z przepływem elektronów. Te trzy
charakterystyki składają się na impedancję, która jest podobna do rezystancji i
stanowi jej uogólnienie.
Tłumienność jest ważnym pojęciem w nauce o
sieciach. Odnosi się do oporu stawianego przepływowi elektronów, który powoduje
pogorszenie sygnału podczas przechodzenia przez przewodnik.
Litera R
oznacza rezystancję. Jednostką pomiaru rezystancji jest om (Ω). Symbol
pochodzi od greckiej litery omega, Ω.
Izolatory elektryczne,
nazywane zazwyczaj izolatorami, to materiały, przez które elektrony przepływają
z trudem lub w ogóle nie przepływają. Przykładami izolatorów elektrycznych jest
plastik, szkło, powietrze, suche drewno, papier, guma i hel. Materiały te mają
bardzo stabilną strukturę chemiczną, a orbitujące elektrony są silnie związane
z atomami.
Przewodniki elektryczne, nazywane zazwyczaj przewodnikami, to
materiały, przez które elektrony przepływają z dużą łatwością. Płyną one bez
przeszkód, ponieważ elektrony zewnętrzne są bardzo słabo związane z jądrem i
łatwo można je uwolnić. W temperaturze pokojowej materiały te mają bardzo dużą
liczbę wolnych elektronów, które mogą umożliwić przewodzenie. Przyłożenie
napięcia powoduje przemieszczanie się wolnych elektronów, co z kolei wywołuje
przepływ prądu.
W układzie okresowym niektóre grupy atomów są łączone w
kategorie rozmieszczone w kolumnach. Atomy każdej kolumny należą do określonej
rodziny chemicznej. Mimo iż mogą mieć one różną liczbę protonów, neutronów i
elektronów, ich elektrony zewnętrzne mają podobne orbity i zachowują się w
podobny sposób podczas oddziaływania z innymi atomami i cząsteczkami.
Najlepszymi przewodnikami są metale takie jak miedź (Cu), srebro (Ag) i złoto
(Au), ponieważ ich elektrony mogą zostać łatwo uwolnione. Inne przewodniki to
stop lutowniczy, będący mieszaniną ołowiu (Pb) i cyny (Sn), oraz woda
zawierająca jony. Jon to atom mający więcej lub mniej elektronów niż protonów w
jądrze atomu. Ludzkie ciało składa się w około 70% z wody zawierającej jony, co
oznacza, że ludzkie ciało jest przewodnikiem.
Półprzewodniki to
materiały, w których można precyzyjnie kontrolować wielkość przewodzonego prądu
elektrycznego. Materiały te są umieszczone w tej samej kolumnie układu
okresowego. Przykładem jest węgiel (C), german (Ge) oraz arsenek galu (GaAs).
Najważniejszym półprzewodnikiem, z którego wykonuje się najlepsze miniaturowe
obwody elektroniczne, jest krzem (Si).
Krzem występuje powszechnie i
można go znaleźć w piasku, szkle i w wielu typach skał. Obszar wokół San Jose w
Kalifornii jest znany jako Dolina Krzemowa, ponieważ powstał tam przemysł
komputerowy, który opiera się na krzemowych układach scalonych.