Qué es el termistor NTC : Funcionamiento y sus aplicaciones

La primera Termistor NTC fue descubierto por Michael Faraday en 1833 y le dieron un informe sobre el comportamiento semiconductor del sulfuro de plata. Observó que la resistencia del sulfuro de plata disminuía drásticamente al aumentar la temperatura. Como los termistores iniciales eran difíciles de crear & las aplicaciones de la tecnología eran parciales y la producción de termistores comerciales no comenzó hasta la década de 1930.

Así, un termistor comercialmente viable, llamado «Duracell», fue lanzado en 1930 por Samuel Ruben. Después, la investigación de los termistores NTC alcanzó un gran desarrollo debido al desarrollo de la tecnología de los transistores incesantes. Finalmente, los termistores NTC se desarrollaron en 1960. Este artículo trata de los termistores NTC y de sus aplicaciones.

¿Qué es un termistor NTC?

En un termistor NTC, el término NTC significa «Coeficiente de temperatura negativo», es una resistencia eléctrica con un coeficiente de temperatura negativo, lo que significa que la resistencia se reducirá cuando aumente la temperatura. Se utilizan principalmente como dispositivos limitadores de corriente y sensores de temperatura resistivos. A continuación se muestra el símbolo del termistor NTC según la norma IEC.

Símbolo del termistor NTC

En comparación con los silistores o sensores de temperatura de silicio, el coeficiente de sensibilidad a la temperatura de este termistor es cinco veces mayor y diez veces mayor que el de los RTD (detectores de temperatura resistivos). Los materiales utilizados para fabricar estos termistores son: níquel, hierro, cobre, manganeso y cobalto. El rango de temperatura de estas resistencias oscila entre -55 °C y +200 °C.

Principio de funcionamiento del termistor NTC

El principio de funcionamiento del termistor NTC depende principalmente de la temperatura ambiente. Cuando la temperatura del termistor aumente, su resistencia disminuirá. Por cada aumento de temperatura de 1 grado centígrado, la resistencia disminuirá un 5%.

Hay dos factores que afectan a la resistencia de un material al flujo eléctrico: el número de electrones libres en el material y la facilidad con la que pueden moverse a través de él. Esto último se ve afectado por la estructura cristalina del material, que tendrá más o menos «caminos de electrones libres» por los que fluya la corriente.

Los termistores NTC se fabrican con cerámicas que contienen óxidos metálicos, como el óxido de Mn-Ni-Co, el óxido de Ni-Cr y el óxido de Cu-Ni con aditivos. Cuando estos metales se combinan con el oxígeno, forman enlaces que limitan el número de caminos de electrones libres en la estructura cristalina, aumentando la resistencia.

Sin embargo, a temperaturas más altas, las colisiones entre los átomos hacen que la estructura cristalina se rompa ligeramente, liberando algunos electrones y creando caminos de electrones libres donde antes no existían. Cuantos más caminos de electrones libres haya, menor será la resistencia al flujo eléctrico. Así es como los termistores NTC muestran una caída de la resistencia al aumentar la temperatura.

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Especificaciones del termistor NTC:

El especificaciones de un termistor NTC incluyen lo siguiente

  • La resistencia es de 10K ± 1% a 25 grados centígrados.
  • El valor B es de 3950 ± 1%.
  • Su tiempo de respuesta es muy rápido, de 0,12 a 10s.
  • El factor de disipación δth es de aproximadamente 7,5mW/K.
  • La constante de tiempo de enfriamiento térmico es <= 20 seg.
  • La temperatura oscila entre -55 °C y +200 °C.
  • Los terminales disponibles son dos.
  • La linealidad es exponencial.
  • Su precisión oscila entre 0,05°C y 1,00°C.
  • La tolerancia máxima es de hasta ±1,5% a -40°C y 150°C.
  • Su coste va de bajo a moderado.

Tipos de termistor NTC

Los termistores NTC se clasifican en tres tipos en función de su construcción, que se explica a continuación.

Termistores de perlas

Los termistores de perlas se construyen directamente con hilos de plomo de aleación de platino moldeados en el cuerpo de cerámica. Se protegen sellándolos dentro del vidrio para que no se dañen durante el montaje y también para mejorar su estabilidad de medición.

Termistor tipo perla
Termistor tipo perla

En general, estos tipos de termistores se utilizan con frecuencia porque proporcionan una mayor estabilidad, tiempos de respuesta rápidos y permiten su funcionamiento a temperaturas máximas en comparación con otros tipos como los termistores de chip y de disco. El tamaño de los termistores de perlas es pequeño y oscila entre 0,075 mm y 5 mm de diámetro. Los termistores de perlas más populares son las perlas recubiertas de vidrio y las sondas de vidrio en miniatura.

Termistores de disco y chip

Estos tipos de termistores NTC se fabrican con contactos superficiales metalizados. Son de mayor tamaño y reaccionan lentamente en comparación con los termistores de perlas. Estas resistencias tienen una elevada constante de disipación debido a su tamaño. Cuando la potencia disipada de este termistor es proporcional al cuadrado de la corriente, entonces pueden manejar corrientes máximas en comparación con los termistores de perlas.

Termistor tipo disco y chip
Termistor estilo disco y chip

Los termistores NTC de tipo disco se diseñan presionando una mezcla de polvos de óxido en una matriz redonda a altas temperaturas. Los termistores de tipo chip se diseñan normalmente mediante un método de fundición en cinta en el que se extiende una mezcla de material como una película gruesa, se seca y se corta en forma. El tamaño de estos termistores oscila entre 0,25 mm y 25 mm de diámetro.

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Termistores NTC encapsulados en vidrio

Los termistores NTC encapsulados se conservan en una burbuja de vidrio sellada. Son termistores pequeños que evitan los errores de lectura de la resistencia causados por la penetración de la humedad. Estos termistores funcionan eficazmente en condiciones ambientales duras y temperaturas extremas. La temperatura que utilizan estos termistores es superior a 150 °C. El encapsulamiento del termistor dentro de un vidrio mejora su estabilidad y también lo protege del entorno. Los tamaños típicos de estos termistores oscilan entre 0,4 y 10 mm de diámetro.

Termistor encapsulado en vidrio
Termistor encapsulado en vidrio

Diagrama del circuito del termistor NTC

A continuación se muestra el diagrama del circuito del sensor de temperatura. Este circuito está diseñado principalmente para controlar un ventilador automático con un termistor NTC. La función de este circuito es que cuando la temperatura aumenta, el ventilador se enciende automáticamente.

Controlador de ventilador con termistor NTC
Controlador del ventilador con termistor NTC

Los componentes necesarios para hacer este circuito controlador de ventilador automático incluyen un termistor NTC de 10K, una resistencia de 10K, una pila de 9V, un ventilador y un transistor BC547.

La conexión de este circuito puede hacerse según el circuito indicado anteriormente. En este circuito, se conecta un termistor NTC de 10kΩ a través de una resistencia de 10kΩ para hacer un circuito divisor de tensión. La resistencia de este termistor aumentará cuando la temperatura se reduzca y su resistencia se reducirá cuando la temperatura aumente.

La resistencia del termistor a temperatura ambiente es de 10kohmios. Aquí el ventilador del circuito se conecta simplemente a través del transistor BC547. Cuando el termistor detecte la temperatura, su resistencia disminuirá, lo que hará que el ventilador se encienda. Cuando la temperatura disminuya, el ventilador se apagará.

Tabla de resistencias de los termistores NTC

La resistencia del termistor NTC cambia principalmente en función de la temperatura. La temperatura especificada por el fabricante de un termistor suele ser de 25 °C. Por ello, la siguiente tabla muestra los valores de resistencia en función de la temperatura.

Temperatura

Resistencia

0°C

30kΩ

25°C

10kΩ
35°C

1kΩ

50°C

4kΩ

Diferencia entre el termistor NTC y el termistor PTC

La diferencia entre el termistor NTC y el termistor PTC es la siguiente

Termistor NTC

Termistor PTC

En el termistor NTC, el término «NTC» significa coeficiente de temperatura negativo.En el termistor PTC, el término «PTC» significa coeficiente de temperatura positivo.
En este termistor, cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye.En este termistor, cuando la temperatura aumenta la resistencia se incrementa.
Los materiales utilizados para fabricar termistores NTC son: cobalto, óxidos de níquel, manganeso, cobre, etc.El material utilizado para fabricar un termistor PTC es el titanato de bario.
Se utilizan en la medición y el control de aplicaciones basadas en la temperatura.Se utilizan para proteger diferentes circuitos de las altas temperaturas.
Son aplicables para rangos de temperatura desde -55oC a 200oC.Son aplicables para rangos de temperatura de 0oC a 200oC.
Un ejemplo es el termistor NTC SMD de la serie KT diseñado por ATC Semitec Limited.Un ejemplo son los termistores PTC SMD diseñados por ATC Semitec Limited.
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Ventajas

El ventajas de un termistor NTC son las siguientes

  • Tienen una gran flexibilidad y sensibilidad.
  • Puede utilizarse como sensor de temperatura para detectar la temperatura.
  • Estos termistores proporcionan alta precisión e intercambiabilidad simultáneamente.
  • Los termistores NTC tienen una gran fiabilidad, precisión, buen rendimiento, buena resistencia al calor, pequeño volumen, etc.
  • Existe una amplia gama de tolerancias y tamaños.
  • En comparación con otras resistencias sensibles a la temperatura, los termistores NTC tienen una ventaja principal como es la sensibilidad.
  • Estos termistores responden incluso a cambios leves de temperatura.
  • Pueden detectar con precisión una onda que esté por debajo de un solo grado dentro de la temperatura.

Desventajas

El desventajas de los termistores NTC incluyen las siguientes.

  • Los termistores NTC son componentes muy sensibles, por lo que pueden destruir todo el aparato cuando se produce un sobrecalentamiento.
  • Si este termistor está dañado, la secadora no funcionará en absoluto.
  • Están fabricados especialmente, por lo que no es posible su sustitución.
  • Al seleccionar un termistor NTC, es esencial verificar el punto de trabajo de la temperatura central.
  • Aplicaciones
  • Las aplicaciones de los termistores NTC son las siguientes
  • Los termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo) pueden utilizarse como termómetros de resistencia en mediciones de temperaturas extremadamente bajas.
  • Normalmente se utilizan en los termostatos digitales actuales.
  • Son muy útiles para controlar la temperatura de la batería mientras se carga.
  • Estos termistores se utilizan en los circuitos electrónicos como dispositivos limitadores de corriente.
  • También pueden utilizarse como alternativa a un fusible.
  • Los termistores NTC se utilizan como dispositivos de compensación de temperatura.

Esta es una breve información sobre el NTC termistor – funcionamientoy sus aplicaciones, He aquí una pregunta para ti, ¿cuál es el nombre alternativo de un termistor?

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