Ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở (của dây dẫn và cách điện)

ảnh hưởng của nhiệt độ lên điện trở

Ở điều kiện nhiệt độ bình thường, điện trở của dây dẫn (chất dẫn điện) rất thấp trong khi điện trở của cách điện rất cao. Khi nhiệt độ tăng, điện trở của chất dẫn điện tăng lên (dẫn điện kém hơn), trong khi đó, điện trở của chất bán dẫn và chất cách điện giảm (cách điện kém hơn).

Thuật ngữ cần hiểu:

  • Vùng hóa trị (valence band): Nơi có mức năng lượng thấp nhất, tại đây electron liên kết mạnh với nguyên tử và không linh động;
  • Vùng dẫn (Conduction band): Nơi có mức năng lượng cao nhất, đây là vùng linh động cho các điện tử electron và quyết định tính dẫn điện của vật dẫn.

Ảnh hưởng của nhiệt độ với điện trở

Đối với chất dẫn điện (đồng, nhôm, bạc…), khi nhiệt độ tăng, electron di chuyển từ vùng hóa trị đến vùng dẫn nhưng do mật độ electron tại vùng dẫn quá đông, chúng va chạm với nhau gây ra sự cản trở chuyển động của chính chúng, vậy nên điện trở tăng lên. Hệ số nhiệt độ điện trở của chất dẫn điện là dương (nhiệt độ tăng thì điện trở tăng).

Đối với chất cách điện (kính, cao su, nhựa, khí…), khi nhiệt độ tăng, các electron di chuyển đến vùng dẫn nhưng do mật độ electron rất ít nên tính linh động của các electron tại đây cao hơn, tính dẫn điện của chất cách điện tăng lên nên điện trở của nó bị giảm xuống. Hệ số nhiệt độ với điện trở của chất cách điện là âm (nhiệt độ tăng thì điện trở giảm).

Vật liệu cách điện được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kỹ thuật điện  là- cao su, giấy, thủy tinh, gỗ, nhựa, mica, sứ, polyester, SF6, dầu khoáng, khí nitơ, v.v.

Đối với chất bán dẫn (silicon, gecmani…), tương tự như chất cách điện, điện trở của nó sẽ giảm xuống khi nhiệt độ tăng, tức là độ dẫn điện tăng lên. Hệ số nhiệt độ với điện trở của chất bán dẫn là âm.

STT
Trạng thái
Chất dẫn điện
Chất bán dẫn
Chất cách điện
1 Sự thay đổi độ dẫn điện Độ dẫn điện giảm khi nhiệt độ tăng lên đến giá trị gần bằng 0 Độ cách điện giảm, độ dẫn điện tăng khi nhiệt độ tăng Độ cách điện giảm (Độ dẫn điện tăng) khi nhiệt độ tăng
2 Thứ tự độ dẫn điện  Độ dẫn điện của kim loại có bậc là 10 7  (Ω-m) -1 Độ dẫn điện của chất bán dẫn nằm trong khoảng từ 10 -6 đến 10 4 (Ω-m) -1 Độ dẫn điện của chất cách điện nằm trong khoảng từ 10 -10 đến 10 -20 (Ω-m) -1
3 Điện trở suất Điện trở suất rất thấp và nằm trong khoảng từ 10 -9 đến 10 -4 (Ω-m) Điện trở suất thường cao và nằm trong khoảng từ 10 -3 đến 10 3 (Ω-m) Điện trở suất rất cao và nằm trong khoảng từ 10 4 đến 10 17 (Ω-m)
4 Hệ số nhiệt độ Hệ số nhiệt độ của điện trở dương Hệ số nhiệt độ của điện trở là âm Hệ số nhiệt độ điện trở âm
5 Thuộc tính với sự thay đổi nhiệt độ Ở nhiệt độ thấp chúng thể hiện tính bán dẫn. Ở nhiệt độ rất thấp, một số nguyên tố và hợp kim thể hiện tính dẫn điện hoàn hảo, tức là tính siêu dẫn. Ở nhiệt độ thấp, chất bán dẫn trở thành chất điện môi (chất cách điện). Thay đổi nhỏ về đặc tính của vật cách điện.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.