Einige Leiter sind nicht ohmsch, da ihr Widerstand bei Änderungen der angelegten Spannung oder des angelegten Stroms nicht konstant bleibt. Diese Abweichung vom Ohmschen Gesetz tritt typischerweise bei Materialien auf, bei denen die Strom-Spannungs-Beziehung nichtlinear ist. Nicht-ohmsches Verhalten kann durch verschiedene Faktoren entstehen, wie z. B. Temperaturabhängigkeit, Halbleitereigenschaften oder das Vorhandensein interner Barrieren, die den Elektronenfluss beeinflussen. In solchen Materialien kann der Widerstand je nach Stärke und Richtung des angelegten elektrischen Feldes oder der Stromdichte erheblich variieren.
Leiter zeigen aus mehreren Gründen, die mit ihrer atomaren und molekularen Struktur zusammenhängen, ein nicht-ohmsches Verhalten. Im Gegensatz zu idealen ohmschen Leitern, bei denen der Widerstand konstant bleibt, können nicht-ohmsche Leiter komplexe interne Strukturen oder Schnittstellen aufweisen, die zusätzliche Widerstandsmechanismen einführen. Zu diesen Mechanismen können Elektronenstreuung, Änderungen der Trägermobilität oder thermische Effekte gehören, die die Leitfähigkeit als Reaktion auf sich ändernde elektrische Bedingungen ändern. Die nichtlineare Reaktion dieser Materialien auf variierende elektrische Felder oder Stromdichten steht im Gegensatz zu der einfachen linearen Beziehung, die das Ohmsche Gesetz für ideale Leiter beschreibt.
Nicht alle Leiter befolgen das Ohmsche Gesetz, da das Ohmsche Gesetz ausschließlich für Materialien mit konstantem Widerstand über einen Spannungs- und Strombereich gilt. Nicht-ohmsche Leiter weichen aufgrund von Faktoren wie Temperatureffekten, Halbleiterverhalten oder strukturellen Unvollkommenheiten, die die Elektronenbewegung und Leitfähigkeit beeinflussen, von diesem Prinzip ab. Materialien, die nicht-ohmsches Verhalten zeigen, erfordern möglicherweise unterschiedliche theoretische Modelle oder Charakterisierungsmethoden, um ihre elektrischen Eigenschaften und ihr Verhalten unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen genau zu beschreiben.
Einige Materialien zeigen bei schwachen elektrischen Feldern ein nicht-ohmsches Verhalten, da ihre elektrische Leitfähigkeit nichtlinear von der Stärke des elektrischen Feldes abhängt. In diesen Fällen kann die Leitfähigkeit mit der angelegten Spannung oder dem angelegten Strom in einer Weise variieren, die nicht dem Ohmschen Gesetz entspricht. Schwache elektrische Felder liefern möglicherweise nicht genügend Energie, um interne Barrieren zu überwinden oder Leitfähigkeitsmechanismen gleichmäßig im gesamten Material zu aktivieren, was zu nichtlinearen Reaktionen und nicht-ohmschem Verhalten führt. Das Verständnis dieser Eigenschaften ist für den Entwurf und die Vorhersage der Leistung elektronischer Geräte und Schaltkreise, die solche Materialien verwenden, von entscheidender Bedeutung.
Nicht-ohmsche Leiter weisen typischerweise mehrere unterschiedliche Eigenschaften auf, die sie von ohmschen Leitern unterscheiden. Ein wesentliches Merkmal ist die nichtlineare Beziehung zwischen Spannung und Strom, bei der Änderungen der angelegten Spannung zu nicht proportionalen Änderungen des Stroms führen. Dieses Verhalten steht im Gegensatz zu ohmschen Leitern, bei denen der Strom gemäß dem Ohmschen Gesetz direkt proportional zur Spannung ist. Darüber hinaus können nicht-ohmsche Leiter unter variierenden elektrischen Bedingungen eine temperaturabhängige Leitfähigkeit, halbleiterähnliche Eigenschaften oder Hystereseeffekte aufweisen. Diese Eigenschaften erfordern spezielle Charakterisierungstechniken und -modelle, um das elektrische Verhalten nicht-ohmscher Materialien in praktischen Anwendungen, von der Elektronik bis zur materialwissenschaftlichen Forschung, genau zu beschreiben und vorherzusagen.