Termistor: dispositivo, principio de funcionamiento, finalidad, tipos

Al reparar electrodomésticos, debe tratar con una amplia variedad de piezas y componentes. A menudo, los principiantes no saben qué es un termistor y qué son. Estos son componentes semiconductores cuya resistencia cambia con la temperatura. Debido a estas propiedades, han encontrado una amplia gama de aplicaciones. Empezando por termómetros, terminando con limitadores de corriente de irrupción. En este artículo, responderemos todas sus preguntas con palabras sencillas.

Dispositivo y tipos

Un termistor es un dispositivo semiconductor cuya resistencia depende de su temperatura. Dependiendo del tipo de elemento, la resistencia puede subir o bajar cuando se calienta. Hay dos tipos de termistores:

• NTC (coeficiente de temperatura negativo): con un coeficiente de temperatura negativo de resistencia (TCR). A menudo se les llama "Termistores".
• PTC (coeficiente de temperatura positivo): con un TCS positivo. También se les llama "Posistores".

¡Importante! El coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica es la relación entre la resistencia y la temperatura. Describe cuántos ohmios o porcentaje del valor nominal cambia la resistencia del elemento cuando su temperatura aumenta en 1 grado Celsius. Por ejemplo, ordinario resistencias TCS positivo (cuando se calienta, aumenta la resistencia de los conductores).

Los termistores son de baja temperatura (hasta 170K), de temperatura media (170-510K) y de alta temperatura (900-1300K). El cuerpo de la celda puede estar hecho de plástico, vidrio, metal o cerámica.

La designación gráfica convencional de los termistores en el diagrama se asemeja a las resistencias ordinarias, y la única diferencia es que están tachadas con una raya y la letra t se indica al lado.

Por cierto, así es como se denotan las resistencias, cuya resistencia cambia bajo la influencia del medio ambiente, y el tipo de cantidades que influyen se indica con la letra, t es la temperatura.

Características principales:

• Resistencia nominal a 25 grados Celsius.
• Máxima disipación de corriente o potencia.
• Rango de temperatura de funcionamiento.
• TCS.

Dato interesante: El termistor fue inventado en 1930 por el científico Samuel Ruben.

Echemos un vistazo más de cerca a cómo está organizado cada uno de ellos y para qué sirve.

NTC

Información básica

La resistencia de los termistores NTC disminuye cuando se calientan, su TCR es negativo. La resistencia frente a la temperatura se muestra en el siguiente gráfico.

Aquí puede asegurarse de que la resistencia del termistor NTC disminuya cuando se calienta.

Estos termistores están hechos de semiconductores. El principio de funcionamiento es que a medida que aumenta la temperatura, aumenta la concentración de portadores de carga, los electrones pasan a la banda de conducción. Además de los semiconductores, se utilizan óxidos de metales de transición.

Preste atención a un parámetro como el coeficiente beta. Se tiene en cuenta cuando se usa un termistor para medir la temperatura, para promediar el gráfico de resistencia versus temperatura y para calcular usando microcontroladores. La ecuación beta para aproximar la curva de resistencia del termistor se muestra a continuación.

Interesante: en la mayoría de los casos, los termistores se utilizan en un rango de temperatura de 25 a 200 grados Celsius. En consecuencia, se pueden utilizar para mediciones en estos rangos, mientras que los termopares funcionan a 600 grados Celsius.

Donde se usa

Los termistores NTC se utilizan a menudo para limitar las corrientes de arranque de motores eléctricos, relés de arranque, para protección contra el sobrecalentamiento de las baterías de litio y en las fuentes de alimentación para reducir las corrientes de carga del filtro de entrada (capacitivo).

El diagrama anterior muestra un ejemplo del uso de un termistor en una fuente de alimentación. Esta aplicación se llama calentamiento directo (cuando el elemento se calienta solo cuando la corriente fluye a través de él). En la placa de la fuente de alimentación, la resistencia NTC se ve así.

En la siguiente imagen, puede ver cómo se ve un termistor NTC. Puede diferir en tamaño, forma y, con menos frecuencia, en color, los más comunes son el verde, el azul y el negro.

La limitación de la corriente de arranque de los motores eléctricos mediante un termistor NTC se ha generalizado en los electrodomésticos debido a su facilidad de implementación. Se sabe que al arrancar el motor, este puede consumir corriente varias veces y decenas de veces superior a su consumo nominal, especialmente si el motor arranca no al ralentí, sino bajo carga.

El principio de funcionamiento de dicho esquema:

Cuando el termistor está frío, su resistencia es alta, encendemos el motor y la corriente en el circuito está limitada por la resistencia activa del termistor. Poco a poco, este elemento se calienta y su resistencia cae, y el motor entra en modo de funcionamiento. El termistor se selecciona de tal manera que en el estado caliente la resistencia sea cercana a cero. En la foto de abajo, puede ver un termistor quemado en el tablero de la picadora de carne Zelmer, donde se usa esta solución.

La desventaja de este diseño es que al reiniciar, cuando el termistor todavía está caliente, no se produce limitación de corriente.

No existe el uso aficionado habitual de un termistor para proteger las lámparas incandescentes. El siguiente diagrama muestra una variante de limitar el aumento de corriente cuando se encienden tales bombillas.

Si se utiliza un termistor para medir la temperatura, este modo de funcionamiento se denomina calentamiento indirecto, es decir, se calienta mediante una fuente de calor externa.

Interesante: Los termistores no tienen polaridad, por lo que se pueden usar en circuitos de CC y CA sin temor a la inversión de polaridad.

Calificación

Los termistores se pueden etiquetar tanto con letras como codificados por colores en forma de círculos, anillos o rayas. Al mismo tiempo, se distinguen muchos métodos de marcado de letras: depende del fabricante y del tipo de un elemento en particular. Una de las opciones:

En la práctica, si se usa para limitar la corriente de irrupción, los termistores de disco se encuentran con mayor frecuencia, que se etiquetan de la siguiente manera:

5D-20

Donde el primer número denota resistencia a 25 grados Celsius - 5 ohmios, y "20" es el diámetro, cuanto más grande es, más potencia puede disipar. Verá un ejemplo de esto en la siguiente figura:

Para descifrar el código de colores, puede utilizar la siguiente tabla.

Debido a la abundancia de opciones de etiquetado, puede cometer un error en la decodificación, por lo tanto, para la precisión de la decodificación, es mejor buscar documentación técnica para un componente específico en el sitio web del fabricante.

PTC

Información básica

Los posistores, como se mencionó, tienen un TCR positivo, es decir, su resistencia aumenta cuando se calientan. Están hechos a base de titanato de bario (BaTiO₃). El posistor tiene un gráfico de temperatura y resistencia:

Además, debe prestar atención a su característica de voltaje actual:

El modo de funcionamiento depende de la elección del punto de funcionamiento del posistor en la característica I - V, por ejemplo:

• La sección lineal se utiliza para medir la temperatura;
• La sección descendente se utiliza en relés de arranque, relé de tiempo, midiendo la potencia de EMP en microondas, alarma de incendio y otras cosas.

El siguiente video describe qué son los posistores:

Donde se aplica

El ámbito de aplicación de los posistores es lo suficientemente amplio. Se utilizan principalmente en circuitos para proteger equipos y dispositivos del sobrecalentamiento o sobrecarga, con menos frecuencia para la medición de temperatura, y también como elemento calefactor autoestabilizador. Enumeremos brevemente ejemplos de uso:

1. Protección de motores eléctricos. Instalado en la parte frontal de cada bobinado de motor eléctrico (para trifásico de una velocidad 3, para 6 de dos velocidades, etc.), El termistor PTC evita que se queme el devanado en caso de un rotor atascado o en caso de falla del enfriamiento. ¿Cómo funciona este esquema? El posistor se utiliza como sensor conectado a un dispositivo de control con relés ejecutivos, arrancadores y contactores. En caso de una situación anormal, su resistencia aumenta y esta señal se transmite al cuerpo de control, el motor se apaga.
2. Para proteger los devanados del transformador del sobrecalentamiento y (o) sobrecarga, el termistor PTC se instala en serie con el devanado primario.
3. Sistema de desmagnetización para televisores y monitores CRT. Por cierto, esta pieza a menudo falla y tiene que lidiar con este caso durante las reparaciones, mientras falla el fusible.
4. Elemento calefactor en pistolas de cola. En automóviles para calentar el tracto de admisión, por ejemplo, la foto de abajo muestra el calentador para el canal XX del carburador Pierburg.

Los termistores son un grupo de dispositivos capaces de convertir la temperatura en una señal eléctrica, la cual se lee midiendo la caída de voltaje o corriente en el circuito donde está instalado. Alternativamente, ellos mismos pueden ser un organismo regulador, si sus parámetros lo permiten. La simplicidad y disponibilidad de estos dispositivos les permite ser ampliamente utilizados tanto para el diseño profesional de dispositivos como para la práctica de radioaficionados.

Por último, recomendamos ver un video que explica en detalle qué es un termistor, cómo funciona y dónde se usa:

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