ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน

ดังที่เราได้กล่าวถึงในหน้าภายใต้หัวข้อการเปลี่ยนแปลงความต้านทานกับอุณหภูมิที่ความต้านทานไฟฟ้าของสารทุกชนิดเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

ให้เราหาตัวนำที่มีความต้านทานของ R₀ ที่ 0^โอC และ R_{เสื้อ} ที่ t^โอC ตามลำดับ
จากสมการความแปรปรวนของความต้านทานกับอุณหภูมิที่เราได้รับ

αนี้_โอ ถูกเรียก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของสารนั้น ๆ ที่ 0^โอซี
จากสมการข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าของสารใด ๆ เนื่องจากอุณหภูมิส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสามปัจจัย -

1. ค่าความต้านทานที่อุณหภูมิเริ่มต้น
2. การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและ
3. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานα_โอ.

αนี้_โอ จะแตกต่างกันสำหรับวัสดุที่แตกต่างกันดังนั้นผลกระทบต่อความต้านทานที่อุณหภูมิแตกต่างกันจะแตกต่างกันในวัสดุที่แตกต่างกัน

ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ที่ 0^โอC ของสารใด ๆ เป็นส่วนกลับของสรุปอุณหภูมิความต้านทานเป็นศูนย์ของสารนั้น จนถึงตอนนี้เราได้พูดถึงวัสดุที่ความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แต่มีวัสดุหลายความต้านทานไฟฟ้าที่ลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง จริง ๆ แล้วในโลหะถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอิเล็กตรอนอิสระและการสั่นสะเทือนแบบ interatomic ภายในโลหะเพิ่มขึ้นซึ่งส่งผลให้เกิดการชนกันมากขึ้น การชนกันมากขึ้นต้านทานการไหลของอิเล็กตรอนที่ราบรื่นผ่านโลหะดังนั้นความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นเราจึงพิจารณาค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานเป็นค่าบวกสำหรับโลหะ

แต่ในกรณีของสารกึ่งตัวนำหรืออื่น ๆ ที่ไม่ใช่โลหะจำนวนอิเล็กตรอนอิสระเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากพลังงานความร้อนที่เพียงพอให้กับผลึกพันธะโควาเลนต์จำนวนมากจึงถูกทำลายและทำให้อิเล็กตรอนอิสระเพิ่มขึ้น นั่นหมายความว่าหากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นอิเล็กตรอนจำนวนมากมาที่แถบการนำไฟฟ้าจากแถบวาเลนซ์โดยการข้ามช่องว่างพลังงานที่ต้องห้าม เมื่อจำนวนอิเล็กตรอนอิสระเพิ่มขึ้นความต้านทานของสารประเภทอโลหะจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน เป็นลบสำหรับสารที่ไม่ใช่โลหะและสารกึ่งตัวนำ

หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในการต่อต้านด้วยอุณหภูมิเราสามารถพิจารณาค่าของสัมประสิทธิ์นี้เป็นศูนย์ โลหะผสมของ Constantan และแมงกานีสมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานเกือบเป็นศูนย์

ค่าของสัมประสิทธิ์นี้ไม่คงที่มันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเริ่มต้นที่เพิ่มขึ้นของความต้านทาน เมื่อการเพิ่มขึ้นจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเริ่มต้นที่ 0^โอC, ค่าของสัมประสิทธิ์นี้คือα_โอ - ซึ่งไม่ได้เป็นอะไรนอกจากเป็นการตอบแทนซึ่งกันและกันอุณหภูมิของสารต้านทานที่สรุปเป็นศูนย์ตามลำดับ แต่ที่อุณหภูมิอื่น ๆ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานไฟฟ้าไม่เหมือนกับαนี้_โอ. ที่จริงแล้วสำหรับวัสดุใด ๆ ค่าของสัมประสิทธิ์นี้คือสูงสุดที่ 0^โออุณหภูมิ C พูดค่าของสัมประสิทธิ์นี้ของวัสดุใด ๆ ที่ t ใด ๆ^โอC คือα_{เสื้อ}จากนั้นค่าของมันจะถูกกำหนดโดยสมการต่อไปนี้

ค่าของสัมประสิทธิ์นี้ที่อุณหภูมิ t₂^โอC ในเทอมเหมือนกันที่ t₁^โอC จะได้รับเป็น

ทบทวนแนวคิดของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน

ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำเช่นเงิน, ทองแดง, ทอง, อลูมิเนียม ฯลฯ ขึ้นอยู่กับกระบวนการชนกันของอิเล็กตรอนภายในวัสดุ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นกระบวนการชนของอิเล็กตรอนจะเร็วขึ้นซึ่งส่งผลให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิของตัวนำสูงขึ้น ความต้านทานของตัวนำโดยทั่วไปจะสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
หากตัวนำมีค่า R₁ ความต้านทานที่ t₁^โอC และหลังจากเพิ่มอุณหภูมิความต้านทานของมันจะกลายเป็น R₂ ที่ t₂^โอC. ความต้านทานเพิ่มขึ้น (R₂ - ร₁) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (t₂ - t₁) ขึ้นอยู่กับสิ่งต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ -

โดยการรวมเอฟเฟกต์ข้างต้น


โดยที่αคือ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของวัสดุที่ t₁^โอซี
จากสมการ (1)

หากที่อุณหภูมิหนึ่งเรารู้ค่าความต้านทาน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของวัสดุเราสามารถหาความต้านทานของวัสดุที่อุณหภูมิอื่น ๆ โดยใช้สมการ (2)
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานของวัสดุหรือสารบางอย่าง
คน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของวัสดุ / สารบางอย่างที่ 20^โอC อยู่ด้านล่าง -

Sl เลขที่	วัสดุ / สาร	สัญลักษณ์ทางเคมี / องค์ประกอบทางเคมี	ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน /โอC (ที่ 20โอC)
1	เงิน	Ag	0.0038
2	ทองแดง	ลูกบาศ์ก	0.00386
3	ทอง	Au	0.0034
4	อลูมิเนียม	อัล	0.00429
5	ทังสเตน	W	0.0045
6	เหล็ก	เฟ	0.00651
7	แพลทินัม	จุด	0.003927
8	แมงกานิน	Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%	0.000002
9	ปรอท	ปรอท	0.0009
10	nichrome	Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%	0.0004
11	Constantan	Cu = 55% + Ni = 45%	0.00003
12	คาร์บอน	C	- 0.0005
13	เจอร์เมเนียม	จีอี	- 0.05
14	ซิลิคอน	ศรี	- 0.07
15	ทองเหลือง	Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%	0.0015
16	นิกเกิล	Ni	0.00641
17	ดีบุก	sn	0.0042
18	สังกะสี	สังกะสี	0.0037
19	แมงกานีส	Mn	0.00001
20	แทนทาลัม	ขอบคุณ	0.0033

ผลของอุณหภูมิต่อค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานของวัสดุ
คน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของวัสดุก็มีการเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ
ถ้าα_โอ คือสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานของวัสดุที่ 0^โอC, จากสมการ (2), ความต้านทานของวัสดุที่ t^โอC,

อยู่ที่ไหน₀ คือความต้านทานของวัสดุที่ 0^โอC
ในทำนองเดียวกันถ้าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานของวัสดุที่ t^โอC คือαtจากนั้นความต้านทานของวัสดุที่ 0^โอC จากสมการ (2)
อยู่ที่ไหน_{เสื้อ} คือความต้านทานของวัสดุที่ t^โอ C
จากสมการ (3) และ (4)

ที่ไหนα₁และα₂ คน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของวัสดุที่ t₁^โอC และ t₂^โอC ตามลำดับ
ดังนั้นถ้าเรารู้ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ของวัสดุที่อุณหภูมิเฉพาะเราอาจหาค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของวัสดุที่อุณหภูมิอื่น ๆ โดยใช้สมการ
วัสดุที่นำไฟฟ้ามีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสูงและเป็นบวกของความต้านทาน ดังนั้นความต้านทานของตัวนำไฟฟ้า (โลหะ) จึงเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
เซมิคอนดักเตอร์และวัสดุฉนวนมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบของความต้านทาน ดังนั้นความต้านทานของเซมิคอนดักเตอร์และฉนวนลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
โลหะผสมเช่นแมงกานินค่าคงที่และอื่น ๆ มีค่าต่ำและเป็นบวก ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน. ดังนั้นความต้านทานของโลหะผสมจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แต่ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นนี้ต่ำมาก (เกือบเล็กน้อย) เมื่อเทียบกับโลหะอื่น ๆ ซึ่งทำให้โลหะผสมเหล่านี้เหมาะสำหรับใช้ในเครื่องมือวัด