Aplicaciones y características del termistor | Termistores PTC y NTC

 

Principio del termistor:

Todos sabemos que una resistencia es un componente eléctrico que limita la cantidad de corriente que circula por un circuito. El termistor es un tipo especial de resistencia, cuya resistencia varía más significativamente con la temperatura que en las resistencias estándar. En general, la resistencia aumenta con la temperatura para la mayoría de los metales, pero los termistores responden negativamente, es decir, la resistencia de los termistores disminuye con el aumento de la temperatura. Este es el principio principal detrás del termistor. Como la resistencia de los termistores depende de la temperatura, pueden conectarse en el circuito eléctrico para medir la temperatura del cuerpo.

Los termistores se utilizan principalmente como sensores de temperatura, limitadores de corriente de entrada, protectores de sobrecorriente de autoreposición y elementos de calentamiento autorregulables. Un termistor está hecho de un material semiconductor. Tiene forma de disco, varilla o cordón. Los termistores de perlas pueden tener solo unos pocos milímetros de diámetro. Algunos termistores de cuentas tienen el cordón encerrado en una cápsula de vidrio.

El símbolo de los termistores se puede representar de la siguiente manera:

Tipos de termistores:

Existen principalmente 2 tipos de termistores, a saber, coeficiente de temperatura positiva (PTC) y coeficiente de temperatura negativa (NTC).

Coeficiente de temperatura positiva (PTC) :

Los termistores PTC aumentan su resistencia a medida que aumenta la temperatura. La relación entre resistencia y temperatura es lineal, como se expresa en la siguiente ecuación: deltaR = k (deltaT) donde deltaR es el cambio en la resistencia, deltaT es el cambio en la temperatura yk es el coeficiente de temperatura. Cuando k es positivo, causa un aumento lineal de la resistencia a medida que aumenta la temperatura.

PTC utiliza: los termistores PTC se pueden utilizar en lugar de los fusibles para la protección del circuito. A medida que el circuito se calienta, la resistencia aumenta para evitar la sobrecarga. También se usan como dispositivos de sincronización en televisores. Cuando la unidad está encendida, la bobina de desmagnetización se activa para eliminar el campo magnético; el termistor lo apaga automáticamente cuando la temperatura alcanza cierto punto.

Coeficiente de temperatura negativa (NTC):

Muchos termistores NTC están hechos de un disco prensado o un chip de semiconductor tal como un óxido de metal sinterizado. Funcionan porque elevar la temperatura de un semiconductor aumenta la cantidad de electrones capaces de moverse y llevar la carga-los promueve a la banda de conducción. Cuantos más portadores de carga estén disponibles, más actual puede conducir un material. Esto se describe en la fórmula:

I = nAve

Donde

I = corriente eléctrica (amperios)

n = densidad de portadores de carga (count/m³)

A = área de la sección transversal del material (m²)

v = velocidad de los portadores de carga (m/s)

e = carga de un electrón (e = 1.602 \ times 10 ^ {-19 coulomb)

La corriente se mide con un amperímetro. En grandes cambios de temperatura, la calibración es necesaria. En pequeños cambios de temperatura, si se usa el semiconductor correcto, la resistencia del material es linealmente proporcional a la temperatura. Hay muchos termistores semiconductores diferentes con un rango de aproximadamente 0.01 kelvin a 2.000 kelvins (-273.14 ° C a 1.700 ° C)

NTC Usos: Los termistores NTC, por otro lado, se utilizan como limitadores de corriente y monitores de temperatura en termostatos digitales y automóviles.

Prueba de un termistor :

Esto es solo una muestra y una prueba aproximada para comprender de manera básica cómo probar un termistor. El multímetro analógico debe mantenerse en modo de resistencia. Los terminales del multímetro deben conectarse a los cables del termistor. No necesitamos concentrarnos en la polaridad aquí. Ahora, caliente el termistor moviendo la punta calentada del soldador hacia él. Ahora puede observar que la lectura del multímetro aumenta o disminuye suavemente dependiendo de si el termistor bajo prueba es PTC o NTC. Por supuesto, solo ocurre para un termistor saludable.

Para termistores defectuosos, podemos observar las siguientes cosas.

• El cambio en la lectura nunca será fluido o lo hará no habrá ningún cambio en absoluto.
• Para un termistor corto, la lectura del medidor siempre será cero, mientras que en el caso de un termistor abierto, la lectura del medidor siempre será infinito.

Como mencioné anteriormente, es solo una prueba aproximada. Para una confirmación perfecta, debemos seguir algún proceso de medición de la temperatura y la lectura de resistencia correspondiente y debe ser comparado con las características de resistencia a la temperatura del termistor proporcionadas por el fabricante.

Características del termistor:

Como se mencionó anteriormente, la resistencia aumenta con el aumento de la temperatura para PTC y la resistencia disminuye con el aumento de la temperatura para NTC.

El termistor muestra una característica altamente no lineal de resistencia frente a temperatura.

Los termistores PTC se pueden usar como elementos de calentamiento en hornos pequeños con temperatura controlada. Los termistores NTC se pueden usar como dispositivos de limitación de corriente de entrada en los circuitos de suministro de energía. La corriente de entrada se refiere a la corriente de entrada instantánea máxima que un dispositivo eléctrico genera cuando se enciende por primera vez. Los termistores están disponibles en una variedad de tamaños y formas; el tamaño más pequeño son las cuentas con un diámetro de 0,15 mm a 1,25 mm.

Existen dos formas fundamentales de cambiar la temperatura del termistor interna o externamente. La temperatura del termistor puede cambiarse externamente cambiando la temperatura de los medios circundantes e internamente por calentamiento espontáneo que resulta de una corriente que fluye a través del dispositivo.

La dependencia de la resistencia en la temperatura se puede aproximar mediante la siguiente ecuación Donde,

R es la resistencia del termistor a la temperatura T (en K) R0 es la resistencia a la temperatura dada T0 (en K) β es la constante específica del material

La constante específica del material de un termistor NTC es una medida de su resistencia a una temperatura en comparación con su resistencia a una temperatura diferente. Su valor puede calcularse mediante la fórmula que se muestra a continuación y se expresa en grados Kelvin (° K).

Aplicaciones de termistor: 

• Los termistores PTC se usaron como temporizadores en el circuito de la bobina de desmagnetización de la mayoría de las pantallas CRT. Un circuito de desmagnetización usando un termistor PTC es simple, confiable (por su simplicidad) y económico.
• También podemos usar termistores PTC como calentadores en la industria automotriz para proporcionar calor adicional dentro de la cabina con motor diesel o para calentar diesel en condiciones climáticas frías antes de la inyección del motor.
• Podemos usar los termistores PTC como dispositivos limitadores de corriente para protección de circuitos, como reemplazos de fusibles.
• También podemos usar termistores NTC para monitorear la temperatura de una incubadora.
• Los termistores también se usan comúnmente en termostatos digitales modernos y para monitorear la temperatura de los paquetes de baterías durante la carga.
• Regularmente usamos termistores NTC en aplicaciones automotrices.
• Los termistores NTC se utilizan en la industria de manejo y procesamiento de alimentos, especialmente para sistemas de almacenamiento de alimentos y preparación de alimentos. Mantener la temperatura correcta es fundamental para evitar enfermedades transmitidas por alimentos.
• Los termistores NTC se usan en toda la industria de electrodomésticos para medir la temperatura. Tostadoras, cafeteras, refrigeradores, congeladores, secadores de pelo, etc. todos confían en los termistores para un control de temperatura adecuado.
• Podemos usar regularmente los termistores en los extremos calientes de impresoras 3D; supervisan el calor producido y permiten que el circuito de control de la impresora mantenga una temperatura constante para fundir el filamento de plástico.
• Los termistores NTC se utilizan como termómetros de resistencia en mediciones de baja temperatura del orden de 10 K.
• Los termistores NTC pueden usarse como dispositivos de limitación de corriente de irrupción en circuitos de alimentación.

Obtenga una idea acerca de los siguientes conceptos también:

• Diodos
• Transistores
• Resistencias