Qué es un termistor PTC: cómo funciona y sus aplicaciones

El término "termistor" es una combinación de dos términos como "térmico" y "resistencia", que es un tipo de resistencia o un termómetro de resistencia cuya resistencia depende principalmente de la temperatura. Los termistores están disponibles en dos tipos; NTC (coeficiente de temperatura negativo) y PTC (coeficiente de temperatura positivo). El funcionamiento de estas dos resistencias depende principalmente de la temperatura. Una vez que la temperatura aumenta en NTC, la resistencia disminuirá y la temperatura disminuirá, luego la resistencia aumentará. Del mismo modo, PTC se opone completamente a NTC. Entonces, este artículo brinda información breve sobre uno de los tipos de termistor, es decir, termistor PTC o termistor de coeficiente de temperatura positivo.

¿Qué es un termistor PTC?

Definición de termistor PTC: El termistor PTC es un tipo de resistencia que incluye un coeficiente de temperatura positivo, lo que significa que la temperatura aumentará una vez que aumente la resistencia. Por lo tanto, la relación principal entre la resistencia (R) y la temperatura (T) es lineal, como se expresa en la siguiente ecuación.

La fórmula del termistor PTR es ΔR = k(ΔT)

Donde 'ΔR' es el cambio en la resistencia,

ΔT es el cambio de temperatura.

'K' es el coeficiente de temperatura.

Cuando 'k' es positivo, aumenta la resistencia a medida que aumenta la temperatura.

Símbolo del termistor PTC

A veces es muy importante especificar el tipo de termistor utilizado en cualquier diagrama de circuito. Entonces, el símbolo del circuito del termistor PTC se muestra a continuación, que usa el carácter '+t°' en el símbolo para representar el PTC o coeficiente de temperatura positivo.

Principio de funcionamiento del termistor PTC

La mayoría de los termistores PTC están diseñados con una cerámica policristalina dopada que incluye BaTiO3 (titanato de bario) y otros compuestos. Estos materiales tienen la propiedad de que a una determinada temperatura crítica, la resistencia aumentará repentinamente. El titanato de bario (BTO) es un material ferroeléctrico donde su constante dieléctrica cambia con la temperatura.

El principio de funcionamiento del termistor PTC depende principalmente del cambio de resistencia debido a un cambio de temperatura. Una vez que la temperatura aumenta, la resistencia aumenta. La temperatura disminuye, luego la resistencia disminuye. Así, en este tipo de termistor, la resistencia y la temperatura son directamente proporcionales.

Tipos de termistor PTC

Estos termistores están disponibles en tres tipos según la estructura, los materiales y el procesador de fabricación, como conmutación de cerámica, silistor de silicio y PPTC de polímero.

Termistor PTC de silicio Silistor

Este tipo de termistor incluye principalmente silistores, que utilizan material semiconductor de silicio. Son dispositivos lineales que exhiben una resistencia PTC (coeficiente de temperatura positivo) significativa. Una vez que la temperatura supere los 150°C, mostrarán NTC (coeficiente de temperatura negativo). Estos termistores se utilizan como sensores de temperatura PTC debido a su característica lineal y también para la compensación de temperatura.

Termistor PTC de conmutación de cerámica

El segundo tipo es el termistor PTC de conmutación de cerámica que tiene una curva de temperatura de resistencia extremadamente no lineal. Una vez que se energiza este termistor, la resistencia disminuirá inicialmente, hasta que se alcance un nivel de temperatura fijo. Una vez que la temperatura aumenta por encima del nivel establecido, la resistencia aumentará drásticamente. Este tipo de termistor es ampliamente utilizado en sensores, calentadores PTC, así como protección contra sobretemperatura, corriente, retardo de tiempo y compensación de temperatura.

Termistor de polímero PPTC

El termistor de polímero de coeficiente de temperatura positivo o el termistor PPTC también se denomina fusible reiniciable porque exhibe un efecto PTC no lineal. Este tipo de termistor es un dispositivo activado térmicamente, por lo que cualquier fluctuación en la temperatura ambiente afectará el rendimiento del termistor. Este termistor presenta una resistencia mínima en condiciones normales de funcionamiento en comparación con el resto del circuito y tiene menos control sobre el rendimiento del circuito.

Pero, si el sistema del circuito pasa a una condición de falla, entonces PPTC responde inmediatamente pasando a una condición de disparo. Una vez que se eliminan las condiciones de falla, el termistor se restablecerá y el sistema del circuito volverá a sus condiciones normales de funcionamiento.

Estos termistores se utilizan en automoción, telecomunicaciones, electrónica de consumo, control de procesos y protección de dispositivos médicos.

Ecuación de Steinhart-Hart

La formula ΔR = k(ΔT) es válido solo para una cierta temperatura más allá de la cual es difícil corregir la temperatura. Por lo tanto, optamos por la ecuación de Steinhart-Hart. Ayuda a diseñar las temperaturas del termistor con precisión y sin esfuerzo. La ecuación de Steinhart-Hart se muestra a continuación.

B_(T1/T2) = (T2xT1/T2-T1) x Entrada (R1/R2)

Dónde,

'T1' es el punto de temperatura principal en Kelvin.

'T2' es el segundo punto de temperatura dentro de Kelvin.

'R1' es la resistencia de los termistores en 'T1' en ohmios.

'R2' es la resistencia de los termistores en 'T2' en ohmios.

Modos de funcionamiento

Estos se utilizan normalmente en dos modos de funcionamiento según la aplicación, como el modo de autocalentamiento y el modo de sensor.

Modo de autocalentamiento:

Cuando el termistor PTC se usa en modo de autocalentamiento, la corriente comienza a fluir a través del termistor. Una vez que se calienta, alcanza un nivel de temperatura crítico y la resistencia aumentará significativamente. De esta forma, funciona en este modo, por lo que puede utilizarse como regulador o disyuntor de seguridad.

Modo sensor:

En el modo de sensor, una pequeña cantidad de corriente fluye a través del termistor y el dispositivo. El termistor detecta la temperatura en su área circundante. Al mantener la corriente en la cantidad más pequeña, el efecto de autocalentamiento será insignificante y la temperatura ambiente solo afectará al dispositivo. Cuando el ambiente calienta el dispositivo, alcanza su punto crítico de temperatura y luego la resistencia aumenta dramáticamente.

Termistor PTC Vs Fusible PTC

los Diferencia entre termistor PTC y fusible PTC entiende lo siguiente.

Características del termistor PTC

Esta es una resistencia de coeficiente de temperatura positivo y los materiales utilizados para fabricar esta resistencia son cerámica policristalina. A medida que aumenta la temperatura, la resistencia de un termistor también puede aumentar de forma no lineal. Entonces, este termistor solo mostrará un pequeño cambio en la resistencia con la temperatura hasta que se alcance el punto TR (punto de cambio).

Las características de este termistor entre la temperatura y el diagrama de resistencia se muestran arriba. Generalmente, los termistores tienen una resistencia nominal (TR). Por lo tanto, los termistores PTC tienen una resistencia nominal a 25°C.

Cómo usar el termistor PTC/Diagrama del circuito del termistor PTC

El diagrama de cableado del termistor PTC se muestra a continuación. Este circuito de aplicación se utiliza para proteger circuitos de transistores contra sobretensiones. En este circuito amplificador de transistores, se usa un termistor PTC de una manera simple y conveniente para defender los circuitos de transistores de un aumento en la temperatura ambiente o del calor generado a través del transistor.

En el diagrama de circuito anterior, si la temperatura es más alta que la temperatura nominal, puede degradar las características del transistor. Entonces, este termistor se usa en este circuito para detectar un aumento en la temperatura ambiente y entra en un estado óhmico alto. Por lo tanto, el voltaje en el emisor base (BE) del transistor en el circuito cae y el transistor corta la corriente de carga. Una vez que la temperatura ambiente vuelve al nivel normal, el termistor vuelve a su estado original de baja resistencia.

Ventajas

los ventajas del termistor PTC Incluya lo siguiente.

• Estos termistores son estables y potentes.
• Tienen un tamaño compacto, lo que les permite trabajar en menos espacio.
• Dan una respuesta rápida.
• Estos no son caros en comparación con otros tipos de sensores de temperatura.
• Si este termistor tiene la curva de resistencia-temperatura correcta, entonces no se necesita más calibración a lo largo de su conexión.

Desventajas

los desventajas de los termistores PTC Incluya lo siguiente.

• El rango de temperatura es limitado, por lo que no se aplica a un amplio rango de temperatura.
• La salida es curva.
• Requiere blindaje en líneas eléctricas.
• Es no lineal a temperaturas máximas, por lo que es mejor usarlos por debajo de los 100°C.
• es delicado
• Sus características no lineales crearán con frecuencia un problema para la medición de temperatura.

Aplicaciones de termistor PTC

Las aplicaciones de los termistores PTC son las siguientes.

• Estos termistores se utilizan en calentadores autorreguladores.
• Se utilizan para proteger los circuitos eléctricos contra sobrecorrientes.
• Estos termistores se utilizan para la protección del devanado del motor.
• Estas resistencias juegan un papel clave en la detección de niveles de líquido.
• Los termistores conmutados tipo PTC se utilizan principalmente como fusibles reiniciables y limitadores de sobrecorriente en diferentes circuitos.
• Estas resistencias se utilizan como dispositivos limitadores de corriente para proteger un motor.
• Estos se utilizan para la medición y el control de la temperatura, la detección y la regulación de la temperatura.
• También se pueden utilizar como interruptor térmico.
• Este termistor limita la corriente de entrada para los cargadores integrados y los inversores industriales.
• Se utiliza para proteger motores de CC y solenoides contra sobrecorriente.

Esta es una descripción general del PTC termistor y como funciona con nominaciones. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es un termistor NTC?