Sıcaklık ve direnç, malzemelerin içsel fiziksel özelliklerinden dolayı yakından ilişkilidir. Genel olarak bir malzemenin sıcaklığı arttıkça elektrik direnci de artma eğilimindedir. Bu olay malzeme içindeki atomik ve moleküler etkileşimlerle açıklanabilir. Daha yüksek sıcaklıklarda malzemedeki atomlar ve moleküller daha kuvvetli titreşir, bu da yük taşıyıcıları (elektronlar) ile atomlar arasındaki çarpışma sıklığını artırır. Bu çarpışmalar elektron akışını engeller, böylece elektrik akımına karşı direnç artar.
Sıcaklık ve direnç arasındaki ilişki, bir malzemenin direncinin sıcaklıktaki Santigrat derece (veya Kelvin) değişim başına ne kadar değiştiğini ölçen sıcaklık direnç katsayısı (TCR) ile açıklanabilir. Çoğu malzeme pozitif bir sıcaklık direnç katsayısı sergiler; bu da dirençlerinin sıcaklık arttıkça arttığı anlamına gelir. Metaller için TCR tipik olarak pozitif ve nispeten küçüktür; yarı iletkenler ve yalıtkanlar için ise TCR önemli ölçüde değişebilir ve hatta belirli koşullar altında negatif bile olabilir.
Direnç ve sıcaklık, bileşenlerin ve devrelerin değişen ortam sıcaklıklarına maruz kaldığı pratik elektronik uygulamalarda etkileşim halindedir. Mühendisler, sıcaklıktaki değişikliklerin elektronik cihazların performansını ve güvenilirliğini nasıl etkilediğini dikkate almalıdır. Örneğin, ölçüm ekipmanlarında kullanılan hassas dirençlerde, sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan direnç değişikliklerini en aza indirmek için TCR dikkatli bir şekilde kontrol edilir ve geniş bir sıcaklık aralığında doğru ve kararlı çalışma sağlanır.
Direnç ve ısı arasındaki ilişki, bir dirençten akım geçtiğinde elektrik enerjisinin ısıya dönüştüğü dirençli ısıtma olgusunu içerir. Joule yasasına göre bir dirençte üretilen ısı (H), içinden geçen akımın (I) karesi ile orantılıdır ve direncin direnci (R) ile doğru orantılıdır: H = I^2 * R. Bu Denklem, daha yüksek direncin belirli bir akım akışı için daha fazla ısı üretimine yol açtığını gösterir. Sonuç olarak, eğer bir malzemenin direnci sıcaklıkla birlikte artıyorsa (çoğu zaman olduğu gibi), sıcaklık arttıkça daha fazla ısı üretilir ve uygun şekilde yönetilmezse elektronik devrelerde potansiyel olarak termal sorunlara yol açar.
Malzemelerin direnci tipik olarak, malzemenin sıcaklık direnç katsayısı tarafından belirlenen öngörülebilir bir eğilimi izleyerek sıcaklıkla birlikte artar. Metaller için sıcaklıkla dirençteki artış, orta sıcaklık aralığında nispeten doğrusaldır. Ancak yarı iletkenler ve yalıtkanlar için direnç ve sıcaklık arasındaki ilişki daha karmaşık olabilir; katkı konsantrasyonu, bant aralığı enerjisi ve içsel malzeme özellikleri gibi faktörlere bağlı değişiklikler gösterebilir. Direncin sıcaklığa göre nasıl değiştiğini anlamak, güvenilir elektronik sistemlerin tasarlanması ve bakımı için çok önemlidir; çünkü sıcaklık dalgalanmaları, elektrikli bileşenlerin ve devrelerin performansını, kararlılığını ve ömrünü etkileyebilir.