Resistencia de semiconductores y conductores en función de la temperatura

En los conductores, es decir, los metales, los electrones que conducen la corriente se denominan Itinerante electrones Básicamente, son libres de moverse alrededor del metal, no están vinculados a ningún núcleo atómico en particular. La resistividad se puede entender como Itinerante electrones esparcidos por fonones, o vibraciones de red térmica, en un conductor. A medida que aumenta la temperatura del metal, el tiempo entre fonón los eventos de dispersión disminuyen, lo que conduce a una mayor resistividad. La dependencia de la temperatura de la resistividad del cobre en función de la temperatura se muestra en la siguiente figura.

La región no lineal por debajo de unos 50 K es donde los fonones se suprimen hasta el punto de que la resistividad está dominada por impurezas en el metal. Está claro a partir de la figura que el coeficiente de temperatura de resistividad de un conductor es positivo.

Para algunos materiales, como el cobre, la resistividad es esencialmente lineal con la temperatura. Este hecho se aprovecha para crear termómetros sensibles en los que una corriente constante pasa a través de una resistencia con una dependencia de la temperatura conocida y se mide el voltaje a través de la resistencia. Para otros materiales, una ley de potencia describe mejor la dependencia de la temperatura.

En los semiconductores, la resistividad generalmente disminuye al aumentar la temperatura. En el caso de los semiconductores intrínsecos, por ejemplo, el silicio, cabría esperar que la resistividad fuera muy alta: la banda de valencia se llena y no hay electrones de conducción para transportar corriente. Sin embargo, los electrones pueden excitarse térmicamente a la banda de conducción, creando pares de huecos de electrones que pueden transportar corriente. Como cabría esperar, la producción de pares electrón-hueco excitados térmicamente aumenta al aumentar la temperatura, por lo que la resistividad disminuye al aumentar la temperatura. Por lo tanto, el coeficiente de temperatura de la resistividad del semiconductor es negativo.

La resistividad de los superconductores intrínsecos sigue siendo bastante alta. Como resultado, la mayoría de los semiconductores están dopados, de modo que hay más electrones de conducción que huecos (tipo n), o hay más huecos que electrones de conducción (tipo p). Esto permite una resistividad reducida y un ajuste fino de la resistividad. La producción térmica de pares electrón-hueco juega un papel importante en los semiconductores dopados.

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