Em um semicondutor o que vem a ser coeficiente de temperatura negativo?

Passo 1

O enunciado pergunta sobre o que significa ter um coeficiente de temperatura negativo em um semicondutor. Este é um conceito de eletrônica de dispositivos semicondutores ligado à variação de sua resistividade (ou condutividade) com a temperatura. Para responder, vamos precisar definir o coeficiente de temperatura, interpretar o sinal negativo e explicar por que isso ocorre em semicondutores.

Passo 2

Definimos o coeficiente de temperatura da resistividade \rho como
\alpha \;=\;\frac{1}{\rho}\,\frac{d\rho}{dT}\,.
Aqui, \rho é a resistividade do material e T é a temperatura. Se \alpha>0, a resistividade cresce com a temperatura; se \alpha<0, a resistividade decresce com a temperatura.

Passo 3

Ter \alpha<0 (coeficiente de temperatura negativo) significa matematicamente que
\frac{d\rho}{dT} < 0\,,
ou seja, quando a temperatura T aumenta, a resistividade \rho diminui. Equivalentemente, a condutividade \sigma = 1/\rho aumenta com a temperatura.

Passo 4

Em semicondutores, ao elevar T, ocorrem mais gerações térmicas de pares elétron-lacuna. O número de portadores livres n cresce exponencialmente, o que faz a condutividade
\sigma = q\,(n\,\mu_n + p\,\mu_p)
aumentar (onde q é a carga elementar e \mu_n,\mu_p são as mobilidades). Embora a mobilidade tenda a cair com T devido a dispersão por fônons, o aumento no número de portadores domina, resultando em \sigma líquido crescente e, portanto, \rho decrescente.

Passo 5

Esse comportamento contrasta com o dos metais, onde a mobilidade cai tão fortemente que provoca \alpha>0. Nos semicondutores, temos \alpha<0, e dispositivos como termistores NTC (Negative Temperature Coefficient) exploram justamente essa queda de resistividade para medir temperatura.

Resposta

Em um semicondutor, coeficiente de temperatura negativo significa que sua resistividade diminui (e sua condutividade aumenta) quando a temperatura sobe, devido ao predomínio do aumento no número de portadores livres sobre a queda de mobilidade.

Exercícios relacionados