El nom del termistor s'ha ideat com una forma curta de la 'resistència tèrmicament sensible'. La forma completa del termistor proporciona la idea general i detallada de l'acció que és la característica del termistor.
Per: S. Prakash
Els diferents tipus de dispositius en què s’utilitza el termistor inclouen una àmplia gamma de dispositius, com ara sensors de temperatura i circuits electrònics, on proporcionen compensació de temperatura.
Tot i que l’ús del termistor no és tan comú com els transistors, resistències i condensadors de forma ordinària, el camp electrònic utilitza els termistors a gran escala.
Símbol del circuit de termistor
El símbol que fa servir el termistor per al seu reconeixement és el símbol propi del circuit.
El símbol del circuit d'un termistor consisteix en una base formada per un rectangle de resistència estàndard juntament amb una línia diagonal que travessa la base i consisteix en una secció vertical de mida petita.
Els diagrames de circuits utilitzen àmpliament el símbol del circuit del termistor.
Tipus de termistor
El termistor es pot dividir en diversos tipus i categories en funció de diverses maneres.
Aquestes maneres de classificar-les es basen en primer lloc en la forma en què el termistor reacciona a l'exposició de calor.
La resistència d'alguns dels condensadors augmenta amb l'augment de la temperatura, mentre que s'observa el contrari en els altres tipus de termistor, cosa que provoca la disminució de la resistència.
Aquesta idea es pot ampliar mitjançant la corba del termistor que es pot representar mitjançant una equació de forma simple:
Relació entre resistència i temperatura
ΔR = k x & ΔT
L'equació anterior es compon de:
ΔR = S'ha observat el canvi de resistència
ΔT = Canvi de temperatura observat
k = coeficient de resistència de temperatura de primer ordre
Hi ha una relació no lineal entre la resistència i la temperatura en la majoria dels casos. Però amb els diversos petits canvis en la resistència i la temperatura, també s’observa un canvi en la relació i la relació esdevé lineal per naturalesa.
El valor de la 'k' pot ser positiu o negatiu en funció del tipus de termistor.
Termistor NTC (termistor negatiu de coeficient de temperatura): la propietat del termistor NTC li permet disminuir la seva resistència amb l'augment de la temperatura i, per tant, el factor 'k' del termistor NTC és negatiu.
Pistor Thermistor (Pistorive Coefficient Thermistor Thermistor): La propietat del termistor NTC li permet augmentar la seva resistència amb l'augment de la temperatura i, per tant, el factor 'k' del termistor NTC és positiu.
Una altra manera de diferenciar i classificar el termistor a part de la seva característica de canvi de resistència depèn del tipus de material que s'utilitzi per al termistor. El material que s’utilitza és de dos tipus principals:
Semiconductors monocristalins
Compostos de naturalesa metàl·lica com els òxids
Termistor: desenvolupament i història
El fenomen de la variació observada a la resistència a causa dels canvis de temperatura es va demostrar a principis del segle XIX.
Hi ha moltes maneres d’utilitzar el termistor fins a la data. Però la majoria d’aquest termistor té l’inconvenient que són capaços de mostrar variacions molt petites de resistència en correspondència amb l’ampli rang de temperatura.
L'ús dels semiconductors està generalment implicat en els termistors que permeten als termistors mostrar variacions més grans de resistència en correspondència amb el gran rang de temperatura.
Els materials que s’utilitzen per a la fabricació del termistor són de dos tipus, inclosos els compostos metàl·lics que van ser els primers materials que es van descobrir per al termistor.
El 1833, mentre mesurava la variació de la resistència respecte a la temperatura del sulfur de plata, Faraday va descobrir el coeficient de temperatura negatiu. Però la disponibilitat dels òxids metàl·lics a gran escala es va produir comercialment només als anys quaranta.
La investigació del termistor de silici i del termistor de cristall germani es va dur a terme després de la Segona Guerra Mundial mentre es feia l’estudi dels materials semiconductors.
Tot i que el semiconductor i els òxids metàl·lics són dos tipus de termistors, els rangs de temperatura que cobreixen són diferents i, per tant, no necessiten competir.
Composició i estructura del termistor
Basant-se en les aplicacions en què s’ha d’utilitzar el termistor juntament amb l’interval del rang de temperatura sobre el qual el termistor operarà, es decideixen les mides, les formes i el tipus de material utilitzat per fabricar el termistor.
En el cas que les aplicacions en què la superfície plana necessiti estar en contacte constant pel termistor, la forma del termistor en aquests casos és de discos plans.
En el cas que hi hagi sondes de temperatura per a les quals cal fer el termistor, la forma del termistor és en forma de barres o perles. Per tant, els requisits que s’adhereixen a les aplicacions per a les quals s’utilitzarà el termistor dirigeixen la forma física real del termistor.
El rang de temperatura per al qual s’utilitza el termistor del tipus d’òxid metàl·lic és de 200-700 K.
El component que s’utilitza per fabricar aquests termistors es troba en la versió d’una pols fina que es sinteritza i es comprimeix a una temperatura molt alta.
Els materials que més s’utilitzen per a aquests termistors són l’òxid de níquel, l’òxid fèrric, l’òxid de manganès, l’òxid de coure i l’òxid de cobalt.
Les temperatures per a les quals s’utilitzen els termistors semiconductors són molt baixes. Els termistors de silici s’utilitzen amb menys freqüència que els termistors de germani que s’utilitzen més àmpliament per a les temperatures que es troben per sota del rang de 100º de zero absolut, és a dir, 100K.
La temperatura per a la qual es pot fer ús del termistor de silici és màxima de 250K. Si la temperatura augmenta més de 250 K, el termistor de silici experimenta la configuració dels coeficients de temperatura positius. S’utilitza un sol cristall per fabricar el termistor on el nivell de dopatge del cristall és de 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.
Aplicacions del termistor
El termistor es pot utilitzar per a molts tipus d’aplicacions diferents i hi ha moltes altres aplicacions en què es troben.
La característica més atractiva del termistor que els fa populars per utilitzar-se en els circuits és que els elements que proporcionen als circuits són molt rendibles, ja que funcionen eficaçment i, tot i això, estan disponibles a un preu econòmic.
El fet que el coeficient de temperatura sigui negatiu o positiu determina les aplicacions en què es pot utilitzar el termistor.
En cas que el coeficient de temperatura sigui negatiu, el termistor es pot utilitzar per a les aplicacions següents:
Termòmetres de temperatura molt baixa: els termistors s’utilitzen per mesurar la temperatura de nivells molt baixos en els termòmetres de temperatura molt baixa.
Termostats digitals: els termòstats digitals actuals utilitzen els termistors de manera àmplia i habitual.
Monitors de bateries: la temperatura de les bateries durant tot el període de càrrega es controla mitjançant l’ús dels termistors NTC.
Algunes de les bateries que s’utilitzen a la indústria moderna són sensibles a la sobrecàrrega, incloses les àmpliament utilitzades. En aquestes bateries, el seu estat de càrrega està indicat eficaçment per la temperatura i, per tant, permet determinar el temps en què cal finalitzar el cicle de càrrega.
Dispositius de protecció contra presses: els circuits d’alimentació utilitzen el Termistors NTC en forma de dispositius que limiten el corrent d’entrada.
Els termistors NTC, mentre actuen com a dispositius de protecció contra presses, impedeixen el flux de grans quantitats de corrent en el punt d’encès i proporcionen un nivell inicial d’alta resistència.
Després d’això, el termistor s’escalfa i, per tant, el nivell inicial de resistència que subministra disminueix substancialment, permetent així el flux de grans quantitats de corrent durant el funcionament normal del circuit.
Els termistors que s’utilitzen per a aquesta aplicació es dissenyen en conseqüència i, per tant, la seva mida és més gran en comparació amb els termistors de mesura.
En cas que el coeficient de temperatura sigui positiu, el termistor es pot utilitzar per a les aplicacions següents:
Dispositius de limitació de corrent: els circuits electrònics utilitzen els termistors PTC en forma de dispositius de limitació de corrent.
Els termistors PTC actuen com un dispositiu alternatiu per al fusible més utilitzat. No hi ha efectes secundaris o indeguts causats per la calor que es genera en petites quantitats quan el dispositiu experimenta un flux de corrent en condicions normals.
Però en cas que el flux de corrent a través del dispositiu sigui molt gran, pot resultar en un augment de la resistència, ja que la calor no es dissiparà als voltants, ja que el dispositiu pot ser incapaç de fer-ho.
Això es tradueix en la generació de més calor, produint així un fenomen d'efecte de retroalimentació positiva. El dispositiu està protegit per aquesta calor i les fluctuacions de corrent ja que s’observa la caiguda de corrent quan augmenta la resistència.
Les aplicacions en què es poden utilitzar els termistors són d’una àmplia gamma. Els termistors es poden utilitzar per detectar temperatures de manera fiable, econòmica (rendible) i senzilla.
Els diversos dispositius en què es poden utilitzar els termistors inclouen termòstats i alarmes contra incendis. Els termistors també es poden utilitzar sols a l’uníson d’altres dispositius. En aquest darrer cas, el termistor es pot utilitzar per proporcionar precisió de graus alts fent-lo part del pont de Wheatstone.
A més, els termistors s’utilitzen en forma de dispositius de compensació de temperatura.
En un gran percentatge de les resistències, hi ha un augment de la resistència que s’observa amb un augment corresponent de la temperatura a causa del seu coeficient de temperatura positiu.
En cas que hi hagi un alt requisit d’estabilitat per part de les aplicacions, s’utilitza el termistor que posseeix un coeficient de temperatura negatiu. Això s’aconsegueix quan el circuit incorpora el termistor per tal de contrarestar els efectes del component produïts a causa del seu coeficient de temperatura positiu.
Anterior: Tipus de resistències i les seves diferències de treball explorades A continuació: tipus d’inductors, classificació i com funcionen
