固体材料的导电机制主要有两种:金属导体的导电机制以及半导体和绝缘体的导电机制。
金属导体的电流是由金属内自由电子的传导(即电子流)而产生的。随着温度的升高,金属内自由电子的运动能力增加,电子散射的几率增大,从而导致电阻增加。
半导体和绝缘体的导电机制是由电子与空穴(即正号电子)的载流子流动而产生的。随着温度的升高,载流子的数量增加,电子与空穴的复合率也随之增大,从而导致电阻降低。
温度升高时,材料内分子热运动加剧,热扰动增加,不同分子间碰撞频率增大。这些碰撞会对电子的传导轨迹产生影响,形成阻力,从而导致材料电阻的增加。
这种热扰动的影响还会导致材料的电导率发生变化,使其成为温度传感器等应用中的重要参数。
材料在温度变化过程中还会出现热膨胀的现象,即随着温度的升高,材料会产生体积膨胀,引起长度和体积的变化。这种变化会在材料的电气特性中产生影响,从而导致电阻的变化。
这种影响通常通过温度系数(temperature coefficient)来描述,其值正比于材料电阻变化量与温度变化量之比。
不同的晶体结构、晶格缺陷和材料处理工艺都会对材料的电阻产生影响。其中,晶体结构的变化是影响电阻变化的最主要因素之一。
例如,当材料经历相变或高温处理过程时,其晶体结构会发生变化,从而导致电阻发生变化。材料的纯度和加工工艺对其电阻值和稳定性也有影响。