Температурная зависимость удельного сопротивления металлических проводников. Влияние примесей и дефектов

Удельное электрическое сопротивление (ρ0) – характеристика, применяемая для оценки электросопротивления, Ом.м:
ρ0 = RS/l,
где Sи l – соответственно, площадь и длина проводника электрического тока.
Температурный коэффициент удельного электросопротивления αρ0 – относительное изменение удельного электрического сопротивления (ρ0), деленное на величину изменения температуры ∆Т, 1/К-1:
αρ0 = (∆ρ0/ρ)/ ∆Т
Удельное сопротивление проводников равно в интервале 10-6…107 Ом.м. С увеличением температуры электрическое сопротивление растет.
Характер изменения электрических свойств различных материалов при внешних воздействиях можно объяснить, если рассмотреть, что является в них носителем зарядов.
Проводники по типу носителей зарядов делятся на электронные (металлы и сплавы), ионные (электролиты) и смешанные.
В чистых металлах правильной структуры причиной, ограничивающей длину свободного пробега электронов, является тепловое колебание атомов кристаллической решетки .
С ростом температуры увеличивается амплитуда тепловых колебаний атомов, что усиливает рассеяние электронов и вызывает возрастание удельного сопротивления.
У чистых металлов при нагревании на 100ºС электросопротивление увеличивается на 45-50%. У сплавов оно увеличивается меньше.
У ряда металлов при очень низкой температуре Tсв наступает состояние сверхпроводимости.
При переходе из твердого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается увеличение удельного сопротивления в 1,5-2 раза.
Рисунок 1 – График зависимости удельного сопротивления металлических проводников от температуры
Причинами уменьшения проводимости металлов являются не только тепловые колебания, но и дефекты структуры кристаллов