Elektrische Ladung ist eine fundamentale physikalische Größe, die das elektromagnetische Verhalten von Werkstoffen bestimmt. In der Werkstofftechnik beschreibt man damit sowohl die elementaren Ladungsträger (Elektronen, Löcher, Ionen) als auch makroskopische Ladungsverteilungen, etwa an Grenzflächen, Defekten oder Elektrodenoberflächen.

Der Ladungstransport in Festkörpern erfolgt primär durch Elektronen und Löcher (Metalle, Halbleiter) oder durch Ionen (Ionenleiter, Elektrolyte). Die Art und Beweglichkeit dieser Ladungsträger bestimmen elektrische Leitfähigkeit, dielektrische Verluste und elektrochemische Reaktionskinetik. In Metallen dominiert delokalisierte Elektronenleitung, in Halbleitern ist die Ladungsträgerkonzentration stark von Dotierung und Temperatur abhängig.

Die Ladungsdichteanalyse (z.B. aus Quantenchemie oder Dichtefunktionaltheorie) liefert räumlich aufgelöste Informationen über die Verteilung der Elektronendichte. Daraus werden Bindungseigenschaften, Polarisierbarkeit und lokale Reaktivität abgeleitet. Ladungsumverteilung tritt etwa an Grenzflächen (Metall/Halbleiter, Elektrolyt/Elektrode) auf und führt zu Bänderverbiegung, Doppelschichtbildung oder Raumladungszonen.

Ladungsungleichgewichte – z.B. durch angelegte Spannungen, Temperaturgradienten oder chemische Potentialdifferenzen – treiben Diffusions‑ und Driftprozesse und sind zentral für Korrosion, Elektromigration und Funktionsprinzipien elektrochemischer Speicher. Eine präzise Beschreibung von Ladungen und Ladungsträgern verbindet damit elektronische Struktur, Transportphänomene und Reaktivität von Werkstoffen auf atomarer bis makroskopischer Skala.