电阻温度系数

导体的电阻通常取决于导体的材料、长度和横截面，或者更简单地说，取决于导体的电阻和几何尺寸。这种依赖性是众所周知的，并由以下公式表示：

众所周知和 电路均匀部分的欧姆定律，从中可以看出电阻越高，电流越低。因此，如果导线的电阻恒定，则随着施加电压的增加，电流应线性增加。但实际上并非如此。电线的电阻不是恒定的。

你不必为了例子走得太远。如果将灯泡连接到可调电源（带有电压表和电流表）并逐渐增加其上的电压，使其达到标称值，您会很容易地看到电流不是线性增长：电压接近灯的标称值，通过其线圈的电流增长越来越慢，光线变得越来越亮。

施加在线圈上的电压加倍不会使电流加倍。欧姆定律似乎不成立。事实上，欧姆定律得到了满足，灯丝的电阻并不是恒定的，它取决于温度。

让我们回顾一下金属导电性高的原因是什么。它与金属中大量载流子的存在有关——电流成分—— 传导电子…这些是由金属原子的价电子形成的电子，它们是整个导体共有的，它们不属于每个单独的原子。

在施加于导体的电场作用下，自由传导电子从无序运动变为或多或少有序的运动——形成电流。但是电子在途中遇到障碍，离子晶格的不均匀性，例如晶格缺陷，由其热振动引起的不均匀结构。

电子与离子相互作用，失去动量，它们的能量转移到晶格离子，转化为晶格离子振动，电子本身热运动的混乱度增加，当电流通过时，导体从中升温。

在电介质、半导体、电解质、气体、非极性液体中——电阻的原因可能不同，但欧姆定律显然不会永远保持线性。

因此，对于金属而言，温度的升高导致晶格的热振动更大地增加，传导电子运动的阻力增加。这可以从灯的实验中看出：辉光的亮度增加了，但电流增加的少了。这意味着温度的变化会影响灯丝的电阻。

结果，很明显阻力 金属丝 几乎与温度成线性关系。如果我们考虑到加热时导线的几何尺寸会略有变化，那么电阻也几乎与温度成线性关系。这些依赖关系可以用以下公式表示：

让我们关注赔率。假设在 0°C 时导体的电阻为 R0，那么在温度 t°C 时它将取值 R(t)，电阻的相对变化将等于 α * t°C。这个比例因子α称为电阻温度系数……它表征了物质的电阻与其当前温度的依赖关系。

该系数在数值上等于当导体的温度变化 1K（1 开尔文度，相当于温度变化 1 摄氏度）时导体电阻的相对变化。

对于金属，TCR（电阻温度系数α）虽然比较小，但总是大于零，因为当电流通过时，电子与晶格离子碰撞的次数越多，温度越高，t。它们的热混沌运动越高，它们的速度就越高。金属电子在混沌运动中与晶格离子碰撞，失去能量，结果我们看到了——电阻随着金属丝升温而增加。这种现象在技术上用于 电阻温度计.

因此，电阻温度系数 α 表征了物质的电阻对温度的依赖性，并以 1 / K — 开尔文的 -1 次方为单位进行测量。符号相反的值称为电导率温度系数。

对于纯半导体，TCS对它们来说是负的，即电阻随温度升高而降低，这是因为随着温度升高，越来越多的电子进入传导区，同时空穴的浓度也增加.同样的机制是液体非极性和固体电介质的特征。

由于粘度降低和离解增加，极性液体随着温度升高而急剧降低其电阻。此属性用于保护电子管免受高浪涌电流的破坏性影响。

对于合金、掺杂半导体、气体和电解质，电阻的热依赖性比纯金属更复杂。 TCS 非常低的合金，例如锰铜和康铜，用于 电测仪器.