Cuando la temperatura aumenta en el caso de un semiconductor, el electrón libre obtiene más energía para cruzar la brecha de energía a la banda de conducción desde la banda de valencia, por lo que ahora más electrones pueden ir fácilmente a la banda de conducción, por lo que la resistencia disminuye con la temperatura. Pero debido a la temperatura aumento, en los conductores los átomos del conductor vibran lo que da una resistencia a los electrones libres. Pero ¿por qué sucede esto? En el conductor la temperatura hace que los átomos vibren pero en los semiconductores los electrones vibran?
Hay dos cosas que afectan la resistencia. El número de portadores de carga móviles (típicamente electrones o huecos) y su movilidad (principalmente limitada debido a la dispersión de los átomos).
Al aumentar la temperatura tanto los electrones como los átomos obtendrán más energía. Esto es válido tanto para un conductor metálico regular como para un semiconductor.
Ambos materiales verán un aumento en la dispersión de electrones de los átomos cada vez más vibrantes.
La gran diferencia entre los dos materiales es la banda prohibida del semiconductor. Los electrones en el semiconductor que no tienen suficiente energía no pueden contribuir a la conductividad. Por lo tanto, al aumentar la energía de los electrones, aumenta el número de electrones u huecos (portadores de carga) que pueden contribuir a la conductividad, lo que reduce drásticamente la resistencia. Este efecto no ocurre en los metales.
Debido a que el último efecto suele ser mucho mayor que el primero, aunque hay un aumento de la dispersión a temperaturas más altas, la resistencia de los semiconductores disminuye al aumentar la temperatura.
A medida que aumenta la temperatura, más electrones tienen suficiente energía para cruzar la banda de conducción. Los electrones en la banda de conducción actúan como portadores de carga negativa bajo la acción del campo eléctrico. Y las vacantes dejadas por los electrones en la banda de valencia actúan como portadores de carga positiva.
El aumento de la temperatura aumenta las vibraciones de la red, lo que dificulta el movimiento/flujo de electrones ( aumenta la resistencia ). Pero el efecto debido al aumento de las vibraciones de la red se ve superado por el aumento del número de portadores de carga, por lo que la resistencia disminuye con el aumento de la temperatura.