Question

Чому в напівпровідниках і електролітах температурний коефіцієнт опору менший від нуля?

Answer 1

Возьмем вначале проводник. при нагреве проводника происходят дополнительные столкновения электронов с кристаллической решеткой. при этом количество электронов неизменно, значит при росте температуры проводника дольшая часть энергии электрона передается решетке, решетка дополнительно нагревается, сила тока уменьшается (меньшее количество электронов прошло через сечение за единицу времени.
теперь полупроводник. при низких температурах содержит малое количество носителей заряда, пропорциональное количеству атомов примесей. с изменением температуры растет количество свободных носителей заряда. зависимость экспоненциальная. собственная проводимость обусловленная собственными носителями заряда (непримесными) увеличивается примерно в е (~2,718) раз с изменением к*Т на ширину запрещенной зоны. у германия ширина запрещенной зоны всего 0,1 вольта, у кремния 0,6 вольт. температурный рост концентрации свободных носителей в полупроводнике приводит к тому что при одном и том же поле большее количество зарядов проходит через сечение за единицу времени а значит и больший ток, таким образом с ростом температуры полупроводника сила тока растет а значит сопротивление проводника уменьшается, значит ТКС - отрицательный. 
Думаю что с растворами ситуация похожая. дистилированная вода не проводит ток, а растворенные в воде электролиты - проводят так как в воде они разбиваются на ионы - носители тока. с ростом температуры благодаря большей подвижности молекулы воды расщепляют большее количество молекул электролита. значит количество свободных носителей заряда в электролитах растет, значит электролит обладает отрицательным ТКС (как и полупроводник)

Answer 2

Температурний коефіцієнт опору - це величина, що визначає зміну опору матеріалу при зміні температури. У напівпровідниках і електролітах, які мають менший температурний коефіцієнт опору порівняно з металами, це може пояснюватися кількома причинами:

1. Структура та властивості матеріалу: Напівпровідники та електроліти мають іншу кристалічну структуру та внутрішню будову порівняно з металами. Це призводить до різних механізмів, які впливають на температурну залежність опору.

2. Поведінка електронів: У напівпровідниках зміна температури може впливати на кількість вільних електронів чи дірок, що рухаються в матеріалі. При збільшенні температури електрони набувають більшої енергії, що може спричиняти збільшення концентрації носіїв заряду і, отже, зменшення опору.

3. Поведінка домішок: Додавання різних домішок у напівпровідник може змінювати його електричні властивості. Температурні зміни можуть впливати на рух домішкових часток та їх взаємодію з основними носіями заряду, що може змінювати опір матеріалу.

4. Іонна рухливість: В електролітах, які містять іони, зміна температури може впливати на швидкість руху цих іонів. При підвищенні температури іони можуть рухатися швидше, що зменшує опір.

У металів, навпаки, електрони вважаються вільними та рухаються майже без перешкод, і зміна температури зазвичай призводить до збільшення опору.

Загалом, різна природа матеріалів і їхні особливості внутрішньої будови призводять до різних відповідей на зміни температури.