Termistores
Figura T18. Símbolo de los termistores
Tipos de termistores
Existen dos tipos de termistores, dependiendo de la variación de la concentración de portadores con la temperatura se clasifican en NTC y PTC. Para termistores NTC al aumentar la temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor, de ahí que el coeficiente sea negativo. Para los termistores PTC, se utilizan semiconductores con un dopado muy intenso, este adquirirá propiedades metálicas, el aumento de la temperatura provoca un aumento en la resistencia, por esto posee un coeficiente positivo de alto valor, en la figura T19 se muestra el símbolo de los termistores NTC y PTC.
Figura T19. Termistores PTC y NTC
Diferencias entre PTC y NTC:
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El coeficiente de temperatura de un termistor PTC es único entre unos determinados márgenes de temperaturas. Fuera de estos márgenes, el coeficiente de temperatura es cero o negativo.
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El valor absoluto del coeficiente de temperatura de los termistores PTC es mucho más alto que el de los termistores NTC.
Funcionamiento
El funcionamiento se basa en la variación de la resistencia de un semiconductor debido a cambios en la temperatura ambiente, alterando la concentración de portadores. La variación de la resistencia con la temperatura es no lineal. Para un termistor NTC, la característica es hiperbólica. Para pequeños incrementos de temperatura, se darán grandes variaciones de resistencia. Por ejemplo el siguiente modelo caracteriza la relación entre la temperatura y la resistencia mediante el parámetro T14 y el parámetro T15:
(T14)
(T15)
Dónde:
Rt: Es la resistencia del termistor NTC a la temperatura T (K)
Ro:Es la resistencia del termistor NTC a la temperatura de referencia To(K)
B: Es la temperatura característica del material, entre 2000 K y 5000 K.
En la figura T20 se muestra la curva característica de los NTC.
Figura T20. Curva característica de los NTC.
Los termistores PTC poseen una zona de operación que depende de la temperatura, pueden ser modelados con la siguiente expresión T16:
(T16)
Un termistor es un sensor resistivo de temperatura y su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Utilizan electrodos internos que detectan el calor que les rodea y lo miden a través de impulsos eléctricos. También ayudan a controlar el calor hasta cierto punto, por lo general haciendo que el dispositivo al que están unidos se caliente más lentamente. Son fabricados con materiales semiconductores sensibles a la temperatura, se fabrican a partir de los óxidos de metales de transición (manganeso, cobalto, cobre y níquel). El silicio y germanio también se utilizan en la fabricación de termistores, en la figura T18 se muestra el símbolo utilizado para representar a los termistores.
Donde:
R0: Resistencia a T0
B: Coeficiente de temperatura
T0: Temperatura mínima para operar en la zona PTC
En la figura T21 se muestra la curva característica de los PTC, en esta se evidencia que la zona de utilidad como PTC está ubicada entre el siguiente rango de temperaturas:
Figura T21. Curva característica de los PTC
Aplicaciones de los termistores:
PTC
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Sirven para protección de los bobinados de motores eléctricos y transformadores en aquellos equipos donde la temperatura oscila entre 60 °C a 180 °C.
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Fusible de estado sólido de protección contra el exceso de corriente, que van desde mA a varios A (25°C ambiente) a niveles de tensión continua superior a 600V, por ejemplo, fuentes de alimentación para una amplia gama de equipos eléctricos.
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Sensor de nivel de líquidos.
NTC
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Aplicaciones en las que la corriente que circula por ellos, no es capaz de producirles aumentos apreciables de temperatura y por tanto la resistencia del termistor depende únicamente de la temperatura del medio ambiente en que se encuentra.
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Aplicaciones en la que su resistencia depende de las corrientes que lo atraviesan.
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Aplicaciones en la que se aprovecha la inercia térmica, es decir, el tiempo que tarda el termistor en calentarse o enfriarse cuando se le somete variaciones de tensión.