电阻随温度升高的原因主要与材料类型和微观结构变化有关,具体可分为以下四类情况:
金属导体(正温度系数)
金属电阻随温度升高而增大,主要原因是:
温度升高导致金属原子振动加剧,自由电子与原子碰撞频率增加,阻碍电子定向运动;
金属晶格结构受热扰动,电子流动路径变长,电阻率上升。
半导体材料(负温度系数)
部分半导体(如锗)电阻随温度升高而显著减小,因温度升高时:
电子热运动加剧,载流子浓度增加,导电能力提升;
电子迁移率随温度升高而提高,电阻率下降。
绝缘体和碳材料
碳及绝缘体电阻随温度升高而降低,原因包括:
温度升高使材料内部离子或自由电子活动增强,导电性改善;
材料结构变化导致电荷传递效率提高。
特殊合金(温度稳定性)
如康铜、锰铜等合金电阻随温度变化较小,因:
材料内部结构均匀,热膨胀系数匹配,温度扰动对电阻影响微弱。
总结 :电阻与温度的关系取决于材料类型,金属通常随温度升高电阻增大,半导体则相反,绝缘体和部分合金具有温度稳定性。