电阻和温度的关系?

电阻和温度的关系?,第1张

温度对不同物质的电阻值均有不同的影晌.

导电体

在接近室温的温度,良导体的电阻值,通常与温度成正比:

R=R0+aT

上式中的a称为电阻的温度系数.

半导体

未经掺杂的半导体的电阻随温度而下降,两者成几何关系:

R=R0×e^(a/T)

有掺杂的半导体变化较为复杂.当温度从绝对零度上升,半导体的电阻先是减少,到了绝大部份的带电粒子 (电子或电洞/空穴) 离开了它们的载体后,电阻会因带电粒子的活动力下降而随温度稍为上升.当温度升得更高,半导体会产生新的载体 (和未经掺杂的半导体一样) ,原有的载体 (因渗杂而产生者) 重要性下降,于是电阻会再度下降.

主要区别是金属的电阻率随温度升高而增大。而半导体的电阻率在低温、室温和高温情况下,变化情况各不相同。

一、金属电阻率与温度的关系:

金属材料在温度不高,温度变化不大的范围内:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at),式中ρ1与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率α是电阻率的温度系数,与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极小),用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小,适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后,可制成电阻式温度计来测量温度。

二、半导体电阻率与温度的关系:

决定电阻率温度关系的主要因素是载流子浓度和迁移率随温度的变化关系。

在低温下:由于载流子浓度指数式增大(施主或受主杂质不断电离),而迁移率也是增大的(电离杂质散射作用减弱之故),所以这时电阻率随着温度的升高而下降。

在室温下:由于施主或受主杂质已经完全电离,则载流子浓度不变,但迁移率将随着温度的升高而降低(晶格振动加剧,导致声子散射增强所致),所以电阻率将随着温度的升高而增大。

在高温下:这时本征激发开始起作用,载流子浓度将指数式地很快增大,虽然这时迁移率仍然随着温度的升高而降低(晶格振动散射散射越来越强),但是这种迁移率降低的作用不如载流子浓度增大的强,所以总的效果是电阻率随着温度的升高而下降。

半导体随着温度升高,其电阻率是变小的。因为半导体材料的分子一般排列的比较有序,才导致可以用半导体材料做成二极管,具有单向导电性。随着温度的升高,分子排列的无序性变大,导电性能变好。电阻率将会减小。


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