[leoneazzurro]

Nei semiconduttori puri la temperatura fa diminuire la resistenza, infatti i semiconduttori sono tali perchè il gap energetico tra la banda di valenza e quella di conduzione è abbastanza piccolo perchè l'eccitazione termica già a temperatura ambiente riesca a "strappare" degli elettroni agli atomi passandoli nella banda di conduzione. Questo fenomeno al salire della temperatura non solo controbilancia ma addirittura fa diminuire la resistività del materiale semiconduttore puro all'aumentare della temperatura (entro certi limiti).

I semiconduttori delle CPU, però, non sono semiconduttori puri, ma "drogati", ossia con delle impurezze che sostituiscono nel reticolo cristallino gli atomi di Silicio con elementi trivalenti (drogaggio "P") o pentavalenti (drogaggio "N"). Queste impurezze di fatto aggiungono di "default" dei portatori di carica liberi (lacune o elettroni) al materiale: a seconda della concentrazione di queste impurezze si può avere un materiale che si comporta come il semiconduttore puro (basso drogaggio - Resistenza che diminuisce all'aumentare della temperatura) oppure più come un metallo (resistenza che aumenta all'aumentare della temperatura). I dispositivi all'interno di una CPU sono fondalmentalmente di 3 tipi: transistors di tipo MOS (unipolari, ma se la tecnologia è di tipo CMOS sono presenti sia a canale P che a canale N), condensatori e resistenze. Per motivi tecnologici (principalmente per tenere alta la mobilità degli elettroni nel materiale per tenere alta la frequenza di switching) il silicio delle CPU si comporta come il primo caso (resistenza che diminuisce con la temperatura). Ora le perdite in una CPU sono dovure a 3 fattori:

1) Conduzione dei transistors
2) Perdite per leakage (corrente di dispersione quando il MOS è "spento")
3) Perdite per switching

Se la tensione di alimentazione è costante, la perdita 1) aumenta all'aumentare della temperatura, poichè P=V^2/R.
La perdita 2) aumenta anch'essa, perchè all'aumentare della temperatura crescono i portatori minoritari che sono all'origine della corrente di dispersione.
La perdita 3) è poco influenzata dalla temperatura.

Questo fenomeno di aumento delle perdite all'aumentare della temperatura è pericoloso, poichè senza un'adeguato controllo della temperature si può verificare il fenomeno della cosiddetta "fuga termica" che porta alla distruzione del dispositivo.