電阻溫度係數

導體的電阻通常取決於導體的材料、長度和橫截面，或者更簡單地說，取決於導體的電阻和幾何尺寸。這種依賴性是眾所周知的，並由以下公式表示：

眾所周知和 電路均勻部分的歐姆定律，從中可以看出電阻越高，電流越低。因此，如果導線的電阻恆定，則隨著施加電壓的增加，電流應線性增加。但實際上並非如此。電線的電阻不是恆定的。

你不必為了例子走得太遠。如果將燈泡連接到可調電源（帶有電壓表和電流表）並逐漸增加其上的電壓，使其達到標稱值，您會很容易地看到電流不是線性增長：電壓接近燈的標稱值，通過其線圈的電流增長越來越慢，光線變得越來越亮。

施加在線圈上的電壓加倍不會使電流加倍。歐姆定律似乎不成立。事實上，歐姆定律得到滿足，燈絲的電阻並不是恆定的，它取決於溫度。

讓我們回顧一下金屬導電性高的原因是什麼。它與金屬中大量載流子的存在有關——電流成分—— 傳導電子…這些是由金屬原子的價電子形成的電子，它們是整個導體共有的，它們不屬於每個單獨的原子。

在施加於導體的電場作用下，自由傳導電子從無序運動變為或多或少有序的運動——形成電流。但是電子在途中遇到障礙，離子晶格的不均勻性，例如晶格缺陷，由其熱振動引起的不均勻結構。

電子與離子相互作用，失去動量，它們的能量轉移到晶格離子，轉化為晶格離子振動，電子本身熱運動的混亂度增加，當電流通過時，導體從中升溫。

在電介質、半導體、電解質、氣體、非極性液體中——電阻的原因可能不同，但歐姆定律顯然不會永遠保持線性。

因此，對於金屬而言，溫度的升高導致晶格的熱振動更大地增加，傳導電子運動的阻力增加。這可以從燈的實驗中看出：輝光的亮度增加，但電流增加較少。這意味著溫度的變化會影響燈絲的電阻。

結果，很明顯阻力 金屬絲 幾乎與溫度成線性關係。如果我們考慮到加熱時導線的幾何尺寸會略有變化，那麼電阻也幾乎與溫度成線性關係。這些依賴關係可以用以下公式表示：

讓我們關注賠率。假設在 0°C 時導體的電阻為 R0，那麼在溫度 t°C 時它將取值 R(t)，電阻的相對變化將等於 α * t°C。這個比例因子α稱為電阻溫度係數……它表徵了物質的電阻與其當前溫度的依賴關係。

該係數在數值上等於當導體的溫度變化 1K（1 開爾文度，相當於溫度變化 1 攝氏度）時導體電阻的相對變化。

對於金屬，TCR（電阻溫度係數α）雖然比較小，但總是大於零，因為當電流通過時，電子與晶格離子碰撞的次數越多，溫度越高，t。它們的熱混沌運動越高，它們的速度就越高。金屬電子在混沌運動中與晶格離子碰撞，失去能量，結果我們看到了——電阻隨著金屬絲升溫而增加。這種現像在技術上用於 電阻溫度計.

因此，電阻溫度係數 α 表徵了物質的電阻對溫度的依賴性，並以 1 / K — 開爾文的 -1 次方為單位進行測量。符號相反的值稱為電導率溫度係數。

對於純半導體，TCS對它們來說是負的，即電阻隨溫度升高而降低，這是因為隨著溫度升高，越來越多的電子進入傳導區，同時空穴的濃度也增加.同樣的機制是液體非極性和固體電介質的特徵。

由於粘度降低和離解增加，極性液體隨著溫度升高而急劇降低其電阻。此屬性用於保護電子管免受高浪湧電流的破壞性影響。

對於合金、摻雜半導體、氣體和電解質，電阻的熱依賴性比純金屬更複雜。 TCS 非常低的合金，例如錳銅和康銅，用於 電測儀器.