Temperatura i rezystancja są w materiałach ściśle powiązane ze względu na ich wewnętrzne właściwości fizyczne. Ogólnie rzecz biorąc, wraz ze wzrostem temperatury materiału wzrasta również jego oporność elektryczna. Zjawisko to można wyjaśnić interakcjami atomowymi i molekularnymi w materiale. W wyższych temperaturach atomy i cząsteczki materiału wibrują intensywniej, co zwiększa częstotliwość zderzeń nośników ładunku (elektronów) z atomami. Zderzenia te utrudniają przepływ elektronów, zwiększając w ten sposób opór prądu elektrycznego.
Zależność między temperaturą a rezystancją można opisać za pomocą współczynnika temperaturowego rezystancji (TCR), który określa ilościowo, jak bardzo zmienia się rezystancja materiału na zmianę temperatury o stopień Celsjusza (lub Kelvina). Większość materiałów wykazuje dodatni temperaturowy współczynnik oporu, co oznacza, że ich rezystancja wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. W przypadku metali TCR jest zazwyczaj dodatni i stosunkowo mały, natomiast w przypadku półprzewodników i izolatorów TCR może się znacznie różnić, a w pewnych warunkach może nawet być ujemny.
Rezystancja i temperatura oddziałują na siebie w praktycznych zastosowaniach elektronicznych, w których komponenty i obwody są narażone na działanie zmiennych temperatur otoczenia. Inżynierowie muszą wziąć pod uwagę, jak zmiany temperatury wpływają na wydajność i niezawodność urządzeń elektronicznych. Na przykład w precyzyjnych rezystorach stosowanych w sprzęcie pomiarowym TCR jest dokładnie kontrolowany, aby zminimalizować zmiany rezystancji spowodowane wahaniami temperatury, zapewniając dokładne i stabilne działanie w szerokim zakresie temperatur.
Związek między oporem a ciepłem obejmuje zjawisko nagrzewania rezystancyjnego, podczas którego energia elektryczna zamienia się w ciepło, gdy prąd przepływa przez rezystor. Zgodnie z prawem Joule’a ciepło wytworzone (H) w rezystorze jest proporcjonalne do kwadratu prądu (I) przepływającego przez niego i wprost proporcjonalne do rezystancji (R) rezystora: H = I^2 * R. To równanie pokazuje, że większy opór prowadzi do wytwarzania większej ilości ciepła przy danym przepływie prądu. W rezultacie, jeśli rezystancja materiału wzrasta wraz z temperaturą, co często ma miejsce, wraz ze wzrostem temperatury wytwarza się więcej ciepła, co może prowadzić do problemów termicznych w obwodach elektronicznych, jeśli nie są one odpowiednio zarządzane.
Odporność materiałów zwykle wzrasta wraz z temperaturą, zgodnie z przewidywalnym trendem określonym przez temperaturowy współczynnik oporu materiału. W przypadku metali wzrost rezystancji wraz z temperaturą jest stosunkowo liniowy w umiarkowanym zakresie temperatur. Jednak w przypadku półprzewodników i izolatorów związek między rezystancją a temperaturą może być bardziej złożony i wykazywać zmiany zależne od takich czynników, jak stężenie domieszkowania, energia pasma wzbronionego i wewnętrzne właściwości materiału. Zrozumienie, jak rezystancja zmienia się w zależności od temperatury, ma kluczowe znaczenie dla projektowania i konserwacji niezawodnych systemów elektronicznych, ponieważ wahania temperatury mogą wpływać na wydajność, stabilność i trwałość komponentów i obwodów elektrycznych.