Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe beïnvloedt de temperatuur de weerstand van het leiden van materialen?

Temperatuur heeft een significante invloed op de weerstand van het geleiden van materialen, en de relatie hangt af van of het materiaal een geleider is of een halfgeleider .

dirigenten:

* Verhoogde temperatuur leidt tot verhoogde weerstand.

* Reden: Naarmate de temperatuur stijgt, trillen de atomen in de geleider krachtiger. Deze verhoogde trilling maakt het voor elektronen moeilijker om vrij door het materiaal te bewegen, wat leidt tot hogere weerstand.

* Voorbeeld: Koperdraad heeft een hogere weerstand als het heet is in vergelijking met wanneer het koud is.

Semiconductors:

* Verhoogde temperatuur leidt tot verminderde weerstand.

* Reden: Halfgeleiders hebben een unieke bandstructuur waarbij elektronen een bepaalde energie nodig hebben om in de geleidingsband te springen en deel te nemen aan de huidige stroom. Naarmate de temperatuur toeneemt, krijgen meer elektronen voldoende energie om in de geleidingsband te springen, waardoor het aantal ladingsdragers wordt vergroot en de weerstand wordt verminderd.

* Voorbeeld: Een siliciumtransistor voert meer stroom uit bij hogere temperaturen.

De weerstandscoëfficiënt (α)

De relatie tussen temperatuur en weerstand wordt gekwantificeerd door de resistentietemperatuurcoëfficiënt (α) . Deze waarde is specifiek voor elk materiaal en geeft aan hoeveel de weerstand verandert per graad Celsius (of Fahrenheit).

* positief α: Voor geleiders is α positief, wat betekent dat de weerstand toeneemt met de temperatuur.

* Negatief α: Voor halfgeleiders is α negatief, wat betekent dat de weerstand afneemt met de temperatuur.

factoren die de temperatuurafhankelijkheid beïnvloeden:

* Materiaal: Verschillende materialen hebben verschillende temperatuurcoëfficiënten.

* zuiverheid: Onzuiverheden in een materiaal kunnen de weerstand en temperatuurafhankelijkheid beïnvloeden.

* Temperatuurbereik: De relatie tussen weerstand en temperatuur is niet altijd lineair en kan variëren bij verschillende temperatuurbereiken.

Praktische toepassingen:

* Temperatuursensoren: De verandering in weerstand met temperatuur wordt gebruikt in apparaten zoals thermistors en RTD's (weerstandstemperatuurdetectoren) voor temperatuurmeting.

* Circuitontwerp: Temperatuureffecten op weerstand moeten worden overwogen in circuitontwerp om betrouwbare prestaties te garanderen.

Samenvattend heeft de temperatuur een significant effect op de weerstand van geleidende materialen, waarbij geleiders een verhoogde weerstand vertonen met toenemende temperatuur en halfgeleiders die een verminderde weerstand vertonen. De weerstandscoëfficiënt van de temperatuur helpt deze relatie te kwantificeren.