Termistor

Um termistor é um componente eletrônico cuja resistência elétrica varia com a temperatura. É um dos principais sensores de temperatura usados em eletrônica .

Sensores de resistência térmica, termistor, silício

Atualmente, diferenciamos a resistência térmica do termistor da seguinte forma:

Resistências térmicas aumento regular na resistividade de certos metais (prata, cobre, níquel, ouro, platina , tungstênio, titânio) com o aumento da temperatura. Termistores (maior) variação na resistência de outros materiais (óxidos metálicos, compósitos) em função da temperatura, sendo esta variação bastante irregular ou repentina, em uma faixa estreita de temperatura. Sensores de temperatura de silicone a maioria dos quais se baseia na dependência da tensão de uma junção de diodo em função da temperatura, e não da própria resistência.

Dependendo do nível de dopagem , resistores baseados em materiais semicondutores podem ter um coeficiente de temperatura negativo (baixo dopagem) ou positivo (alto dopagem).

Características principais

As principais características desses sensores são: precisão, não linearidade, valor nominal para uma determinada temperatura (a 25 ° C ), tempo de resposta (em milissegundos ou segundos), sensibilidade ou coeficiente de temperatura (variação da resistência em função da temperatura) , faixa ou faixa de medição (temperatura mínima e máxima de uso), vida útil, estabilidade (variação dos vários parâmetros ao longo do tempo), pegada pequena, custo, potência.

Classificação

Existem dois tipos de termistores: CTNs e CTPs, mas também existem CCTPNs.

Símbolo

É baseado em uma resistência:

representação esquemática de um termistor

CTN

NTC ( Negative Temperature Coefficient ) são termistores cuja resistência diminui, de forma relativamente uniforme, com o aumento da temperatura e vice-versa .

Quando o efeito Joule é desprezível, uma relação entre a resistência do CTN e sua temperatura pode ser expressa pela relação Steinhart-Hart :

{\ displaystyle {1 \ over {T}} = A + B \ ln (R_ {T}) + C (\ ln (R_ {T})) ^ {3} \,}

Esta fórmula, válida em todas as temperaturas, pode ser simplificada em uma faixa de temperatura limitada. A fórmula se torna:

{\ displaystyle {{R_ {T}} \ over {R_ {0}}} = \ exp \ left (\ beta \ times \ left ({1 \ over {T}} - {1 \ over {T_ {0} }} \ certo, certo) \,}

E, para maior precisão, entre duas temperaturas próximas a um determinado valor ( ): ${\ displaystyle T_ {n} <T <T_ {n + 1}}$

{\ displaystyle {{R_ {T}} \ over {R_ {n}}} = \ exp \ left ({\ frac {\ alpha _ {n}} {100}} \ cdot (T_ {n}) ^ { 2} \ cdot \ left ({\ frac {1} {T}} - {\ frac {1} {T_ {n}}} \ right) \ right) \,}

Nessas equações:

$R_ {T}$ é a resistência (em ohms ) do sensor na temperatura desejada (em kelvins ); $T$
$T_ {n}$ é uma temperatura em que a resistência já é conhecida; $R_ {n}$
$R_0$ é a resistência declarada em uma temperatura de referência (geralmente 25 ° C ); $T_ {0}$
A, B e C são os coeficientes de Steinhart - Hart (dados pelo fabricante ou obtidos experimentalmente com três medições de referência) que são constantes características do componente válidas em qualquer temperatura;
$\ alpha _ {n}$ (em% / K) e (em kelvins ) são coeficientes considerados constantes por aproximação, cujo uso é limitado a certas temperaturas. $\beta$

perto de Tn, temos: (multiplique por 100 para obter% / ° C) ${\ displaystyle \ alpha _ {n} = {1 \ over {R_ {n}}} \ times {{{\ mathrm {d}} R} \ over {{\ mathrm {d}} T}} = {A + B \ ln R_ {n} + C (\ ln R_ {n}) ^ {3} \ over B + 3.C. (\ Ln R_ {n}) ^ {2}} = {1 \ over T. (B + 3.C. (\ Ln R_ {n}) ^ {2})}}$
utilizável em um intervalo [T1; T2] ${\ displaystyle \ beta = {{T_ {1} .T_ {2}} \ over {T_ {2} -T_ {1}}} \ times \ ln \ left ({{R_ {1}} \ over {R_ {2}}} \ right)}$

Os CTNs são feitos de óxidos de metais de transição (manganês, cobalto, cobre e níquel). Esses óxidos são semicondutores .

Os CTNs podem ser usados em uma ampla faixa de temperatura, de -200 a + 1000 ° C , e estão disponíveis em diferentes versões: contas de vidro, discos, barras, pellets, arruelas, chips, etc. As resistências nominais variam de alguns ohms a cem kohms. O tempo de resposta depende do volume de material usado.

Os CTNs são usados para medição e controle de temperatura, limitação de pulso transiente e medição de fluxo de líquido.

CTP

PTC ( Positive Temperature Coefficient ) são termistores cuja resistência aumenta com a temperatura. Uma distinção é feita entre resistências térmicas (aumento contínuo e regular na resistência com a temperatura, veja acima) de PTCs cujo valor aumenta acentuadamente com a temperatura em uma faixa de temperatura limitada (normalmente entre 0 e 100 ° C ).

Para este último, existem dois tipos principais:

CTPs feitos de titanato de bário . Seu valor aumenta repentinamente em uma faixa estreita de temperatura e, em seguida, diminui gradualmente além dessa zona. Eles são como os CTNs , disponíveis em diferentes variantes e valores, e são mais usados como sensores.
CTP de polímero-carbono. Seu valor também aumenta drasticamente em uma faixa estreita de temperatura, mas sem diminuir além disso. Eles são usados principalmente como fusíveis reinicializáveis .

Os CTPs podem ser usados como:

detector de temperatura, para proteção de componentes ( motores , transformadores ) contra aumento excessivo de temperatura;
proteção contra sobrecorrentes;
detector de nível de líquido: a temperatura do PTC e, portanto, sua resistência, será diferente quando o sensor estiver no ar ou imerso em um líquido.

Notas e referências

Notas

aquecimento devido ao fluxo de corrente
Leia o artigo para mais detalhes sobre a manipulação desta relação
ver fusível reajustável PTC .

Referências

[PDF] página 2: 23) Resistências térmicas, uha.fr, acessado em 3 de maio de 2020
[PDF] Página 3: 232) Termistores , uha.fr, acessado em 3 de maio de 2020
[PDF] página 5: Termopar , uha.fr, acessado em 3 de maio de 2020
(in) EPCOS - caracterização do R / T NTC [PDF]