Strona głównaPytania → Zależność oporu rezystorów od temperatury

Zależność oporu rezystorów od temperatury

Pytanie

Pyta Bartek

Dlaczego opór rezystora maleje ze wzrostem temperatury?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Opór rezystorów (oporników) rzeczywiście może się zmieniać ze wzrostem temperatury — natomiast niekoniecznie musi on maleć (może też rosnąć). Sposób w jaki opór się zmienia zależy od typu rezystora, a w różnych typach rezystorów za takie zmiany odpowiadają różne fizyczne mechanizmy.

Opór „zwykłych/standardowych” rezystorów nieznacznie rośnie, (z dobrym przybliżeniem) liniowo, ze wzrostem temperatury. Związane jest to po prostu z faktem, że zwiększające się ze wzrostem temperatury drgania sieci krystalicznej metalu (z którego wykonany jest opornik) coraz bardziej zaburzają ruch swobodnych elektronów.

Istnieje natomiast grupa rezystorów „niestandardowych”, zwanych termistorami, których opór dużo bardziej zależy od temperatury. Termistory mogą być metalami lub półprzewodnikami. Najczęściej wykonane są one z tlenków metali takich jak nikiel, kobalt, mangan, lit, miedź, glin. Termistory dzielą się na trzy grupy oznaczane jako NTC (negative temperature coefficient) oraz PTC (positive temperature coefficient), których własności w różny sposób zależą od temperatury.

Termistory NTC są najczęściej półprzewodnikami; ich opór maleje (zgodnie z postawionym pytaniem) ze wzrostem temperatury. Dzieje się tak, ponieważ wzrost temperatury zwiększa liczbę nośników ładunku (którymi mogą być albo elektrony, albo dziury), przenosząc je w tzw. pasmo przewodnictwa — dzięki temu łatwiej następuje przepływ prądu, co przejawia się mniejszym oporem.

Z kolei opór termistorów typu PTC, wykonanych z materiałów ceramicznych, gwałtownie rośnie po przekroczeniu pewnej krytycznej temperatury temperatury (tzw. punktu Curie). Jest to skutkiem istotnego zmniejszenia się stałej dielektrycznej powyżej tej temperatury. Inne rodzaje termistorów PTC to m.in. silistory (w których zależność oporu od temperatury jest liniowa), oraz termistory polimerowe (wykonane z przewodzących ziaren zanurzonych w plastiku; zwiększenie temperatury powoduje rozszerzanie się tego plastiku, w wyniku czego przewodzące ziarna przestają się stykać, co powoduje wzrost oporu).

Zależność oporu termistorów od temperatury opisuje tzw. równanie Steinharta-Harta.