CE ESTE TERMISTORUL ?

Denumirea de "termistor" este o combinare a cuvintelor englezesti "thermally sensitive resistor" (rezistenta sensibila termic). Aceasta denumire descrie cu exactitate functia de baza a dispozitivului si anume aceea de-a avea o schimbare de rezistenta electrica predictibila in functie de orice schimbare a temperaturii sale absolute.

Termistorul NTC (Negative Temperature Coefficient, coeficient negativ de temperatura) este un dispozitiv semiconductor cu doua terminale relativ simplu, realizat din amestecuri sinterizate din oxizi ai metalelor de tranzitie ca manganul, cobaltul, nichelul, fierul, cuprul. Spre deosebire de metale la care rezistenta electrica creste cu temperatura, la termistori rezistenta scade cu cresterea temperaturii lor:

R(T) = A× e^B/T ,

unde:

A = constanta ce depinde de geometria dispozitivului;
T = temperatura in grade Kelvin;
R = rezistenta la temperatura T;
B = constanta ce depinde de materialul semiconductor masurata in K, B=D E/2k_B cu D E banda interzisa a semiconductorului si se determina din valoarile rezistentei la doua temperaturi:

B = [T_1×T₂ /(T₂ - T₁)] × ln (R₁ /R₂)

Rezistenta R a unui termistor la o temperatura absoluta oarecare T, este data in functie de rezistenta R₀ la o temperatura absoluta initiala T₀ de relatia:

ln(R/R_O) = B× (1/T – 1/T_O)

Parametrii utilizati pentru a descrie caracteristicile oricarui termistor sunt:

rezistenta electrica nominala la 25 ^oC;
raportul rezistentelor pentru doua temperaturi date (25 ^oC si 85 ^oC);
coeficientul de temperatura al rezistentei (a = (1/R)× dR/dT = - B/T²) exprimat in %/^oC;
puterea disipata maxima;
factorul (coeficientul) de disipare;
constanta de timp termica;
domeniul de temperatura, T_min si T_max .

Schimbarea temperaturii termistorilor poate fi clasificata in functie de tipul incalzirii:

externa cauzata de temperatura ambianta
interna ca rezultat al puterii dezvoltate de trecerea curentului prin dispozitiv (auto-incalzire)
combinata (externa + interna).

Daca un termistor este parcurs de un curent electric temperatura sa se creste pana cand caldura degajata prin efectul Joule este echilibrata de schimbul termic cu mediul ambiant. Autoincalzirea este determinata de forma sa geometrica, de montura aleasa, de dimensiunea si materialul terminalelor si de oricare alt factor ce poate contribui la disiparea caldurii. Daca P=RI² = U²/R este puterea ce trebuie disipata si D T=T–T₀ este cresterea temperaturii termistorului, coeficientul de disipatie termica C este:

C = P/D T [W/ ^oC, util mW/^oC]

si masoara puterea electrica necesara pentru mentinerea termistorului cu 1^oC deasupra temperaturii ambiante. Tensiunea pe termistor, in modul autoincalzit, are un maxim:

U_max = [C× (T_max - T₀)× A× e^B/Tmax ]^1/2 ,

corespunzator temperaturii T_max = (B/2) × [1- (1- 4× T₀ /B)^1/2 ]

Constanta de timp termica "t " reprezinta timpul necesar termistorului sa reduca cu 63,2 % diferenta initiala de temperatura dintre termistor si mediul inconjurator. Ea se calculeaza dupa relatia :

t = H/C

unde H = capacitatea termica a termistorului (J/^oC);
C = coeficientul de disipare (W/^oC).

Masurarea lui "t " se face punand termistorul intr-un mediu cu temperatura cunoscuta T₀ , fara curenti de aer, aplicandu-i putere electrica pentru cresterea temperaturii lui la o valoare data T_final , intrerupand alimentarea electrica si masurand timpul necesar termistorului sa ajunga la temperatura T₀ + 63,2 % (T_final - T₀).

Metoda autoincalzirii defineste timpul necesar termistorului sa revina la temperatura mediului si da o informatie importanta legata de capacitatea senzorului de a-si modifica rezistenta electrica sub influenta unei schimbari bruste (treapta) de temperarura. In aplicatiile cu termistori autoincalziti este mai importanta capacitatea termica "H" a acestuia decat constanta de timp.