สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (สูตรและตัวอย่าง)
อัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิคืออะไร
อัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิ วัดการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าของสารใดๆ ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแต่ละองศา
ให้เราพิจารณาตัวนำที่มีความต้านทาน R0 ที่อุณหภูมิ 0oC และ Rt ที่อุณหภูมิ toC ตามลำดับ
จากสมการของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานกับอุณหภูมิ เราได้ว่า
αo นี้เรียกว่า อัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิ ของสารนั้นที่อุณหภูมิ 0oC.
จากสมการข้างต้น ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลง ความต้านทานไฟฟ้า ของสารใดๆ เนื่องจากอุณหภูมิขึ้นอยู่กับปัจจัยสามประการ –
ค่าความต้านทานที่อุณหภูมิเริ่มต้น,
การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และ
อัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิ αo.
αo แตกต่างกันไปในวัสดุต่างๆ ดังนั้น อุณหภูมิที่แตกต่างกันในวัสดุต่างๆ จะมีค่าไม่เท่ากัน
ดังนั้น อัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิ ที่ 0oC ของสารใดๆ คือส่วนกลับของอุณหภูมิที่คาดว่าความต้านทานจะเป็นศูนย์ของสารนั้น
จนถึงขณะนี้ เราได้หารือเกี่ยวกับวัสดุที่ความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แต่ยังมีวัสดุหลายชนิดที่ ความต้านทานไฟฟ้า ลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง
จริงๆ แล้ว ในโลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่แบบสุ่มของอิเล็กตรอนเสรีและการสั่นสะเทือนระหว่างอะตอมภายในโลหะเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการชนกันมากขึ้น
การชนกันมากขึ้นขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอนผ่านโลหะ ดังนั้น ความต้านทานของโลหะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้น เราจึงถือว่าอัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิเป็นบวกสำหรับโลหะ
แต่ใน สารกึ่งตัวนำ หรือวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ จำนวนอิเล็กตรอนเสรีเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงขึ้น ด้วยพลังงานความร้อนที่เพียงพอที่ให้แก่ผลึก จำนวนพันธะโคแวลเอนท์ที่แตกสลายมีจำนวนมาก และสร้างอิเล็กตรอนเสรีมากขึ้น
นั่นหมายความว่าหากอุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนที่มากขึ้นจะข้ามช่องว่างพลังงานที่ห้ามเข้าสู่วงจรนำจากวงจรวาเลนซ์
เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนเสรีเพิ่มขึ้น ความต้านทานของวัสดุประเภทนี้ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้น อัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิ เป็นลบสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและสารกึ่งตัวนำ
หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานกับอุณหภูมิ เราสามารถถือว่าค่าสัมประสิทธิ์นี้เป็นศูนย์ สารผสมของคอนสแตนแทนและมังกาไนน์มีอัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิใกล้เคียงศูนย์
ค่าสัมประสิทธิ์นี้ไม่คงที่ มันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเริ่มต้นที่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานเป็นฐาน
เมื่อการเพิ่มขึ้นนั้นเป็นฐานบนอุณหภูมิเริ่มต้น 0oC ค่าสัมประสิทธิ์นี้คือ αo ซึ่งไม่ใช่อะไรนอกจากส่วนกลับของอุณหภูมิที่คาดว่าความต้านทานจะเป็นศูนย์ของสารนั้น
แต่ที่อุณหภูมิอื่นๆ สัมประสิทธิ์ความต้านทานไฟฟ้าไม่เหมือนกับ αo จริงๆ แล้ว สำหรับวัสดุใดๆ ค่าสัมประสิทธิ์นี้มีค่าสูงสุดที่อุณหภูมิ 0oC
สมมติว่าค่าสัมประสิทธิ์นี้ของวัสดุใดๆ ที่อุณหภูมิ toC คือ αt ค่าของมันสามารถกำหนดได้โดยสมการต่อไปนี้
ค่าสัมประสิทธิ์นี้ที่อุณหภูมิ t2oC ในเทอมของค่าเดียวกันที่ t1oC คือ
ทบทวนแนวคิดของอัตราส่วนความต้านทานกับอุณหภูมิ
ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำเช่น เงิน ทองแดง ทองคำ อลูมิเนียม ฯลฯ ขึ้นอยู่กับกระบวนการชนกันของอิเล็กตรอนภายในวัสดุ
เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น กระบวนการชนกันของอิเล็กตรอนนี้เร็วขึ้น ทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของตัวนำ ความต้านทาน ของตัวนำทั่วไปเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
