El nombre del termistor se ha diseñado como una forma abreviada de 'resistencia térmicamente sensible'. La forma completa del termistor proporciona la idea general y detallada de la acción que es la característica del termistor.
Por: S. Prakash
Los diferentes tipos de dispositivos en los que se utilizan termistor incluyen una amplia gama de dispositivos, como sensores de temperatura y circuitos electrónicos, en los que proporcionan compensación de temperatura.
Aunque el uso del termistor no es tan común como los transistores, resistencias y condensadores de la forma ordinaria, el campo electrónico utiliza los termistores a gran escala.
Símbolo del circuito del termistor
El símbolo que utiliza el termistor para su reconocimiento es el símbolo del circuito en sí mismo.
El símbolo del circuito de un termistor consta de una base que está formada por un rectángulo de resistencia estándar junto con una línea diagonal que pasa por la base y consta de una sección vertical de pequeño tamaño.
Los diagramas de circuitos utilizan ampliamente el símbolo de circuito del termistor.
Tipos de termistor
El termistor se puede dividir en varios tipos y categorías según varias formas diferentes.
Estas formas en las que deben clasificarse se basan en primer lugar en la forma en que el termistor reacciona a la exposición al calor.
La resistencia de algunos de los condensadores aumenta con el aumento de la temperatura, mientras que en los otros tipos de termistor se observa lo contrario, lo que resulta en una disminución de la resistencia.
Esta idea se puede ampliar mediante la curva del termistor, que se puede representar mediante una ecuación de forma simple:
Relación entre resistencia y temperatura
ΔR = k x y ΔT
La ecuación anterior constituye de:
ΔR = cambio de resistencia observado
ΔT = cambio de temperatura observado
k = coeficiente de temperatura de resistencia de primer orden
Existe una relación no lineal entre la resistencia y la temperatura en la mayoría de los casos. Pero con los varios pequeños cambios en la resistencia y la temperatura, también hay un cambio en la relación que se observa y la relación se vuelve lineal por naturaleza.
El valor de la “k” puede ser positivo o negativo dependiendo del tipo de termistor.
Termistor NTC (Termistor de coeficiente de temperatura negativo): La propiedad del termistor NTC le permite disminuir su resistencia con el aumento de la temperatura y, por lo tanto, el factor 'k' para el termistor NTC es negativo.
Termistor PTC (Termistor de coeficiente de temperatura positivo): La propiedad del termistor NTC le permite aumentar su resistencia con el aumento de la temperatura y, por lo tanto, el factor 'k' para el termistor NTC es positivo.
Otra forma en que se puede diferenciar y clasificar el termistor, aparte de su característica de cambio de resistencia, depende del tipo de material que se utilice para el termistor. El material que se utiliza es de dos tipos principales:
Semiconductores monocristalinos
Compuestos de naturaleza metálica como los óxidos
Termistor: desarrollo e historia
El fenómeno de la variación observada en la resistencia debido a cambios en la temperatura se demostró a principios del siglo XIX.
Hay muchas formas en las que el termistor se ha seguido utilizando hasta la fecha. Pero la mayoría de este termistor adolece del inconveniente de que puede mostrar una variación muy pequeña de resistencia en correspondencia con el amplio rango de temperatura.
El uso de semiconductores está generalmente implícito en los termistores que permiten que los termistores muestren mayores variaciones de resistencia en correspondencia con el amplio rango de temperatura.
Los materiales que se utilizan para la fabricación de termistor son de dos tipos, incluidos los compuestos metálicos que fueron los primeros materiales que se descubrieron para termistor.
En 1833, al medir la variación de la resistencia con respecto a la temperatura del sulfuro de plata, Faraday descubrió el coeficiente de temperatura negativo. Pero la disponibilidad comercial de los óxidos metálicos a gran escala se produjo sólo en la década de 1940.
La investigación del termistor de silicio y el termistor de cristal de germanio se llevó a cabo después de la Segunda Guerra Mundial mientras se realizaba el estudio de los materiales semiconductores.
Aunque el semiconductor y los óxidos metálicos son dos tipos de termistor, los rangos de temperatura cubiertos por ellos son diferentes y, por lo tanto, no necesitan competir.
Composición y estructura del termistor
Sobre la base de las aplicaciones en las que se debe usar el termistor junto con el rango del rango de temperatura sobre el cual el termistor va a operar, se deciden los tamaños, formas y tipo de material utilizado para fabricar el termistor.
En el caso de las aplicaciones en las que la superficie plana necesita estar en contacto constante por el termistor, la forma del termistor en estos casos es de discos planos.
En caso de que haya sondas de temperatura para las que se necesita hacer el termistor, entonces la forma del termistor es en forma de varillas o perlas. Por lo tanto, los requisitos que se adhieren a las aplicaciones para las que se utilizará el termistor dirigen la forma física real del termistor.
El rango de temperatura para el que se utiliza el termistor del tipo de óxido metálico es 200-700 K.
El componente que se utiliza para fabricar estos termistores se encuentra en la versión de polvo fino que se sinteriza y se comprime a muy alta temperatura.
Los materiales que se utilizan más comúnmente para estos termistores incluyen óxido de níquel, óxido férrico, óxido de manganeso, óxido de cobre y óxido de cobalto.
Las temperaturas para las que se utilizan los termistores semiconductores son muy bajas. Los termistores de silicio se utilizan con menos frecuencia que los termistores de germanio que se utilizan más ampliamente para las temperaturas que se encuentran en el rango que está por debajo del rango de 100º del cero absoluto, es decir, 100K.
La temperatura para la cual se puede hacer el uso del termistor de silicio es como máximo de 250K. Si la temperatura aumenta más de 250 K, entonces el termistor de silicio experimenta el ajuste de los coeficientes de temperatura positivos. Se utiliza un monocristal para fabricar el termistor en el que el nivel al que se realiza el dopado del cristal es de 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.
Aplicaciones del termistor
El termistor se puede utilizar para muchos tipos diferentes de aplicaciones y hay muchas otras aplicaciones en las que se encuentran.
La característica más atractiva del termistor que los hace populares para su uso en los circuitos es que los elementos proporcionados por ellos en los circuitos son muy rentables ya que funcionan de manera efectiva y, sin embargo, están disponibles a un precio económico.
El hecho de que el coeficiente de temperatura sea negativo o positivo determina las aplicaciones en las que se puede utilizar el termistor.
En caso de que el coeficiente de temperatura sea negativo, el termistor se puede utilizar para las siguientes aplicaciones:
Termómetros de muy baja temperatura: los termistores se utilizan para medir la temperatura de niveles muy bajos en los termómetros de muy baja temperatura.
Termostatos digitales: Los termostatos digitales de la actualidad utilizan los termostatos de manera amplia y común.
Monitores de paquetes de baterías: la temperatura de los paquetes de baterías durante el período en que se cargan se monitorea mediante el uso de termistores NTC.
Algunas de las baterías que se utilizan en la industria moderna son sensibles a la sobrecarga, incluidas las baterías de iones de litio ampliamente utilizadas. En tales baterías, su estado de carga está indicado de manera efectiva por la temperatura y, por lo tanto, permite la determinación del momento en que el ciclo de carga debe terminarse.
Dispositivos de protección contra entrada: Los circuitos de alimentación utilizan Termistores NTC en forma de dispositivos que limitan la corriente de entrada.
Los termistores NTC, mientras actúan como dispositivos de protección contra entrada de agua, evitan el flujo de grandes cantidades de corriente en el punto de encendido y proporcionan un nivel inicial de alta resistencia.
Después de esto, el termistor se calienta y, por lo tanto, el nivel inicial de resistencia que proporciona disminuye sustancialmente, lo que permite el flujo de grandes cantidades de corriente durante el funcionamiento normal del circuito.
Los termistores utilizados para esta aplicación están diseñados en consecuencia y, por lo tanto, su tamaño es mayor en comparación con los termistores del tipo de medición.
En caso de que el coeficiente de temperatura sea positivo, el termistor se puede utilizar para las siguientes aplicaciones:
Dispositivos limitadores de corriente: los circuitos electrónicos utilizan los termistores PTC en forma de dispositivos limitadores de corriente.
Los termistores PTC actúan como un dispositivo alternativo para el fusible más utilizado. No hay efectos indebidos o secundarios causados por el calor que se genera en pequeñas cantidades cuando el dispositivo experimenta un flujo de corriente en condiciones normales.
Pero en caso de que el flujo de corriente a través del dispositivo sea muy grande, puede resultar en un aumento de la resistencia, ya que es posible que el calor no se disipe en los alrededores ya que es posible que el dispositivo no pueda hacerlo.
Esto da como resultado la generación de más calor produciendo así un fenómeno de efecto de retroalimentación positiva. El dispositivo está protegido por dicho calor y fluctuación en la corriente, ya que la caída de la corriente se observa cuando aumenta la resistencia.
Las aplicaciones en las que se pueden utilizar los termistores son de una amplia gama. Los termistores se pueden usar para detectar temperaturas de una manera confiable, barata (rentable) y simple.
Los diversos dispositivos en los que se pueden utilizar los termistores incluyen termostatos y alarmas contra incendios. Los termistores se pueden usar solos y al unísono con otros dispositivos. En el último caso, el termistor se puede utilizar para proporcionar una precisión de alto grado haciéndolo parte del puente de Wheatstone.
Además, los termistores se utilizan en forma de dispositivos de compensación de temperatura.
En un gran porcentaje de las resistencias, hay un aumento de la resistencia que se observa con el correspondiente aumento de la temperatura debido a su coeficiente de temperatura positivo.
En caso de que exista un alto requisito de estabilidad por parte de las aplicaciones, se utiliza el termistor que posee un coeficiente de temperatura negativo. Esto se logra cuando el circuito incorpora el termistor para contrarrestar los efectos del componente producidos por su coeficiente de temperatura positivo.
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