Así que estaba haciendo algunos problemas y surgió esto: -
Dos resistencias y tener resistencias y respectivamente en y coeficientes de temperatura y se unen en serie. Si esta combinación da la misma resistencia a todas las temperaturas, entonces una posible elección correcta es
(a) es un metal, es un semiconductor
(b) y ambos son metales
(C) y ambos son semiconductores.
¿Alguien puede explicarme la diferencia entre las resistencias eléctricas de los semiconductores y los metales y su dependencia de la temperatura?
Obtenga lo más detallado que pueda. Y también cualquier pista sobre el problema sería increíble.
Hechos clave:
(1) Los semiconductores tienen la llamada banda prohibida con el nivel de Fermi sentado en algún lugar entre la valencia y la banda conductora. Un semiconductor conduce a través de excitaciones de huecos/electrones que saltan a la banda conductora. El número de electrones/huecos libres en la banda conductora se suprime por el factor de Boltzmann dónde , la diferencia entre energías conductoras y fermi.
(2) Los metales tienen su nivel de Fermi sentado justo en el medio de una banda de dirección. Cualquier electrón sentado en esa superficie de Fermi puede conducir corriente. En efecto, un metal no tendría resistividad a menos que haya eventos de dispersión que impidan el flujo. Un modelo semiclásico simple se muestra, por ejemplo, en Griffiths Electrodynamics, donde se deriva la resistividad para el tiempo medio de dispersión libre de electrones (en la práctica, también hay toda una historia sobre la dispersión de electrones con fonones, y la distribución de fonones excitados en función de la temperatura) . A mayor temperatura, hay más fonones para dispersar debido a la equipartición y, por lo tanto, aumenta la resistividad.
De esos 2 hechos clave podemos inferir que los semiconductores se comportan mejor a temperaturas más altas, mientras que los metales se comportan peor a temperaturas más altas. Y el resto es bastante trivial una vez que conoces estos hechos.
Dado que, "en general", en los semiconductores la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura (debido a que la brecha se vuelve más pequeña). Y en los conductores, la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Entonces, como se puede ver, ambos materiales tienen una naturaleza casi opuesta con dependencia de la temperatura. Entonces, debo decir que uno debe ser de metal y otro de semiconductor para que la resistencia neta conserve un valor.
jon custer
Vaibhav Dixit