Isıtmak neden direnci arttırır?

Isıtma, çok sayıda altta yatan bedensel mekanizma nedeniyle bir iletkenin, genellikle bir çelik sicim veya bir yarı iletkenin direncini artırabilir. İşte nedeni:
Atomik Titreşimlerde Artış: Bir iletkenin sıcaklığı arttıkça, kumaşın içindeki atomlar ekstra şiddetli bir şekilde titreşir. Bu titreşimler elektronların sürüklenmesini bozarak, bunların kafes iyonlarıyla daha sık çarpışmasına neden olur ve böylece direnci artırır. Bu etki özellikle metallerde önemlidir, burada direncin bir numaralı kaynağı elektron-atom saçılmasıdır.
Elektron Ortalama Serbest Yolundaki Değişim: Önerilen gevşek rota, bir elektronun çarpışmalar arasında kat ettiği ortak mesafedir. Daha iyi sıcaklıklarda, genişletilmiş atom titreşimleri bu rotayı kısaltır, bu da ekstra yaygın çarpışmalara ve sonuç olarak genişletilmiş dirence yol açar.
Malzeme Özelliklerindeki Değişim: Bazı maddeler, iyileştirilmiş sıcaklıklarda kesit ayarlamalarından veya kristal şekillerinde değişikliklerden geçerler ve bu, elektrik iletkenliklerini ve dolayısıyla patlama dirençlerini etkileyebilir. Örneğin, pozitif metaller, dijital bant şekillerindeki ayarlamalar nedeniyle ısıtıldıklarında çok daha az iletken hale gelebilirler.
Isıl Genleşme: Isıtıldığında belirgin şekilde büyüyen maddelerden oluşan iletkenlerde, fiziksel büyüme iletkenin geometrisinde bir değişime neden olabilir; bu, kesit alanında bir bom veya daha düşük bir süre içerir. Isıl büyümenin direnç üzerindeki doğrudan etkisi karmaşıktır ve belirli geometriye bağlı olabilirken, örneğin tellerde, kesit alanında bir bom, ekstra taşıma yolları nedeniyle direnci ancak azaltabilirken, daha düşük bir süre direnci azaltabilir. Ancak, bu geometrik sonuçlar genellikle genişletilmiş atom titreşimlerine ve elektron saçılmasına ikincildir.
Yarıiletken Davranışı: Yarıiletkenlerde, ısıtma, kovalent bağların termal enerji yoluyla kırılması nedeniyle iletim için mevcut olan gevşek elektronların çeşitliliğini gerçekten artırabilir. Ancak, bu ilk başta sezgiye aykırı etki, ayrıca dirence katkıda bulunan çok çeşitli elektron-boş çiftleri içindeki eş zamanlı patlama yoluyla telafi edilir. Böylece, bir yarıiletkenin iletkenliği kesinlikle sıcaklıkla da artabildiği gibi, voltajın akıma oranı olarak tanımlanan direnci, yine de artacaktır çünkü akımdaki patlama, fazladan saçılma olayları nedeniyle voltaj düşüşündeki patlama yoluyla geride bırakılmıştır.
Özetle, maksimum iletkenlerde sıcaklığa bağlı olarak direncin artmasının esas nedeni, elektronların sürüklenmesini engelleyen ve daha sık ve şiddetli çarpışmalara yol açan yoğunlaşmış atom titreşimleridir.