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
como
Aqui,
é a resistividade do material e
é a temperatura. Se
, a resistividade cresce com a temperatura; se
, a resistividade decresce com a temperatura.
Passo 3
Ter
(coeficiente de temperatura negativo) significa matematicamente que
ou seja, quando a temperatura
aumenta, a resistividade
diminui. Equivalentemente, a condutividade
aumenta com a temperatura.
Passo 4
Em semicondutores, ao elevar
, ocorrem mais gerações térmicas de pares elétron-lacuna. O número de portadores livres
cresce exponencialmente, o que faz a condutividade
aumentar (onde
é a carga elementar e
são as mobilidades). Embora a mobilidade tenda a cair com
devido a dispersão por fônons, o aumento no número de portadores domina, resultando em
líquido crescente e, portanto,
decrescente.
Passo 5
Esse comportamento contrasta com o dos metais, onde a mobilidade cai tão fortemente que provoca
. Nos semicondutores, temos
, 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.