Pregunta en el título: ¿cómo afecta la temperatura a la conductividad?

La conducción es el viaje de los electrones a través del sistema. Un monocristal perfecto es una rejilla perfectamente regular, y las soluciones para los electrones son las ondas de Bloch . Los electrones se comportan como ondas que viajan a través del sólido. Cualquier interferencia ralentizará estas ondas; los electrones chocarán y se dispersarán, por lo que se volverán más lentos. Para imaginar esto: los pasos de cada borracho se mueven en diferentes direcciones, uno hacia adelante, otro un poco a la derecha, otro un poco hacia atrás... así que van despacio.

La temperatura hace que el sólido vibre. Estas vibraciones se denominan fonones (no fotones ) y los electrones las ven como perturbaciones en la red . Cuando un electrón que viaja golpea uno, el espacio de repente ya no es tan regular y se desvía (dispersa) ligeramente y, por lo tanto, se ralentiza.

En los semiconductores hay algo extra, como pronto veremos.

La otra pregunta: ¿cómo conserva la RAM la memoria después de estar apagada?

La memoria de una computadora es un montón de 1y 0. Podemos codificar esta información en un circuito manteniendo carga eléctrica o no. La implementación real utiliza transistores y física de semiconductores, pero visto desde lejos, es similar a un condensador. Cuando queremos almacenar un 1, lo cargamos, y cuando queremos un 0, lo vaciamos sin carga.

Este sistema se puede hacer muy rápido, por lo que podemos leer y escribir datos rápidamente cuando estamos haciendo cálculos, pero tiene problemas. Nuestro capacitor está lejos de ser perfecto, pierde carga. Entonces, si a 1significa que el capacitor tiene una diferencia de voltaje de$1 V$, si lo dejamos solo, la carga fluirá lentamente y el voltaje caerá. Para evitar que la memoria se degrade, la RAM lee continuamente los datos. Decir una determinada celda un rato después de haber sido escrita lee$0.7 V$: probablemente era un 1, por lo que la memoria RAM lo borrará y reescribirá uno nuevo$1 V$. Este proceso tomó menos de$100 ns$.

Cuando apagamos la computadora, la actualización se detiene y la carga de cada celda se degrada rápidamente. Después de algún tiempo, suficientes electrones han viajado de un lado al otro para que nadie pueda decir si solía haber un 1o un 0en ese lugar.

Para comprender el efecto de la temperatura aquí, debemos profundizar un poco más. En el núcleo mismo de estos chips, hay dos semiconductores en contacto que forman una unión pn. Suelen ser dos piezas de silicio con pequeñas porciones de otros dos materiales, uno para cada lado.

En los materiales sólidos, los electrones en reposo están en la banda de valencia, una región de energías permitida que está llena de electrones, por lo que no permite el movimiento: están quietos. Hay otra capa, con más energía, llamada banda de conducción. Esto está vacío, por lo que los electrones pueden moverse. En un conductor no hay salto de energía entre estos dos, los electrones en la banda de valencia pueden simplemente estar en la banda de conducción y moverse. En los aisladores, hay una gran brecha: necesitamos mucha energía para hacer que los electrones perezosos se muevan al nivel en el que pueden moverse (es por eso que los destornilladores especifican un límite de voltaje, más que eso dará suficiente energía a los electrones del asa para moverte y freírte). Los semiconductores están en algún lugar en el medio: necesitan algo de energía, pero no mucha.

Este poquito de energía se puede obtener por varios medios, que dan lugar a toda la riqueza y posibilidades de la electrónica. Pero también se puede obtener por calor: un electrón puede estar lo suficientemente caliente como para tener la energía adecuada para saltar y moverse. Cuanto más caliente esté el material, más electrones habrá con la temperatura adecuada y, por lo tanto, será más fácil de conducir. Por el contrario, si congela su banco de memoria, muy pocos electrones tendrán suficiente energía para dar el salto, y la carga en su capacitor permanecerá por más tiempo.