TERMISTORES

TERMISTORES
Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. Existen dos tipos de termistor:
NTC (NegativeTemperatureCoefficient) – coeficiente de temperatura negativo







PTC (Positive TemperatureCoefficient) – coeficiente de temperatura positivo. Para los 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, en el caso de un semiconductor con un dopado muy intenso, éste adquirirá propiedades metálicas, tomando un coeficiente positivo en un margen de temperatura limitado. Usualmente, los termistores se fabrican a partir de óxidos semiconductores, tales como el óxido férrico, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto. Ventajas de los Termistores. Dada la alta resistividad de los materiales empleados, es posible disponer de termistores de tamaño reducido. Esto, por un lado, permite reducir el coste del sensor y su empleo en una amplia variedad de aplicaciones. Por otro, esto también permite reducir bastante el tiempo de reacción del sensor. La sensibilidad de un termistor puede ser bastante elevada, con grandes variaciones de resistencia ante pequeñas variaciones de temperatura. Esto facilita su utilización, ya que el error introducido por los hilos de interconexión puede considerarse despreciable. Los termistores, o resistores térmicos, son dispositivos semiconductores que se comportan como resistencias con un coeficiente de temperatura de resistencia alto y, generalmente negativo. En algunos casos, la resistencia de un termistor a temperatura ambiente puede disminuir hasta un 6% por cada 1ºC que se eleve la temperatura. Dada esta alta sensibilidad al cambio de temperatura hacen al termistor muy conveniente para mediciones, control y compensar con precisión la temperatura. El uso de termistores está muy difundido en tales aplicaciones, en especial en el rango más bajo de temperatura de -100ºC a 300ºC. Los termistores se componen de una mezcla sintética de óxidos de metales, como manganeso, níquel, cobalto, cobre, hierro y uranio. Su rango de resistencia va de 0.5 ohms a 75 ohms y están disponibles en una amplia gama de formas y tamaños. Los más pequeños son cuentas con un diámetro de 0.15 mm a 1.25 mm. Las cuentas se pueden colocar dentro de una barra de vidrio para formar sondas que son más fáciles de montar que las cuentas. Se hacen disco y arandelas presionando el material termistor en condiciones de alta presión en formas cilíndrica y plana con diámetros de 2.5 mm a 25 mm. Las arandelas se pueden apilar y conectar en serie o paralelo con el fin de incrementar la disipación de potencia. Tres características importantes del termistor lo hacen extremadamente útil en aplicaciones de medición y control.
a) Resistencia-temperatura
b) Voltaje-corriente c) Corriente-tiempo
Los Termistores son resistores térmicamente sensibles, existen dos tipos según la variación de la resistencia/coeficiente de temperatura, pueden ser negativos (NTC) o positivos (PTC).Son fabricados a partir de los óxidos de metales de transición (manganeso, cobalto, cobre y níquel) los termistores NTC son semiconductores dependientes de la temperatura. Operan en un rango de -200º C a + 1000° C. Un NTC debe elegirse cuando es necesario un cambio continuo de la resistencia en una amplia gama de temperaturas. Ofrecen estabilidad mecánica, térmica y eléctrica, junto con un alto grado de sensibilidad.




Tipos de termistores






PRINCIPALES CARACTERISTICAS
La corriente que circula por cualquier conductor está afectada en algún modo por la temperatura.
Para una misma tensión y el mismo material, la intensidad que hay en el conductor varía en función de la temperatura.

Tamaño reducido
Las reducidas dimensiones de los termistores hacen que la respuesta a los cambios de temperatura sea muy rápida.
Sensibilidad a los cambios de temperatura
Los termistores tienen mayor sensibilidad a los cambios de temperatura que otros transductores.
Autocalentamiento
La temperatura de un termistor puede variar bien por cambios de la temperatura ambiente en que se encuentra el dispositivo, o por el autocalentamiento que se produce cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de él. El autocalentamiento puede ser indeseable en algunas aplicaciones, otras en cambio, basan su funcionamiento en este efecto.
Intercambiabilidad
Tolerancia con la que es producido un termistor. Gracias a esta cualidad es posible reemplazar en un sistema un termistor por otro sin necesidad de volver a calibrar el aparato de medida.
¿QUE SON LOS TERMISTORES?
Son resistores variables con la temperatura, pero no están basados en conductores como las RTD, sino en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura es negativo NTC (negativetemperaturecoefficient), mientras que si es positivo, se denominan PTC. Los símbolos respectivos son los de la figura donde el trazo horizontal en el extremo de la línea inclinada indica que se trata de una variación no lineal.
La principal característica de este tipo de resistencias es que tienen una sensibilidad del orden de diez veces mayor que las metálicas y aumenta su resistencia al disminuir la temperatura.
Su fundamento esta en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la temperatura, debida a la variación con esta del numero de portadores reduciéndose la resistencia, y de ahí que presenten coeficiente de temperatura negativo. Esta dependencia varía con la presencia de impurezas, y si el dopado es muy intenso, el semiconductor adquiere propiedades metálicas con coeficiente de temperatura positivo (PTC) en un margen de temperaturas limitado.
TIPOS
Las NTC se fabrican a base de mezclar y sinterizar óxidos dopados de metales como el níquel, cobalto, manganeso, hierro y cobre. El proceso se realiza en una atmósfera controlada dándoles la forma y tamaño deseados. La proporción de óxidos determina la resistencia y el coeficiente de temperatura.
Distintas formas de los termistores NTC
La principal característica de este tipo de resistencias es que tienen una sensibilidad del orden de 10 veces mayor que las metálicas y aumentan su resistencia al disminuir la temperatura. Estos semiconductores están constituidos por óxidos metálicos, tales como Mg O, Mg Al O, Mn O, Fe O, Co O, Ni O, Zn Ti O. Los termistores se fabrican por sintetización del semiconductor en polvo, lo que permite preparar resistencias del valor más adecuado y de tamaño reducido, del orden de milímetros. Este procedimiento de preparación, junto a sus características eléctricas, hace de los termistores elementos que pueden realizar la medida de temperaturas en una región muy reducida, casi puntual, y además debido a que su calor específico es pequeño, ofrecen una velocidad de respuesta muy elevada. La estabilidad de un termistor depende de su preparación y de las condiciones de utilización. El rango de utilización de los termistores se extiende hasta temperaturas cercanas a la del helio líquido pero sólo puede subir hasta unos 300 °C. Hay que tener en cuenta que la temperatura de licuación de estos materiales es bastante baja en comparación con los metales. Como contrapartida, resulta necesario calibrar cada uno de los termistores, pues no son intercambiables los valores de uno a otro elemento. En general tienen una tolerancia del 10 % de su valor nominal.
Para altas temperaturas (> 1000 °C) se emplean óxidos de Itrio y circonio.
Características generales de los modelos de NTC más frecuentes

Las PTC de conmutación están basadas en titanato de bario al que se añade titanato de plomo o de circonio para determinar la temperatura de conmutación. Hay modelos entre -100 ° y 350°C. Las PTC de medida están basadas en silicio dopado.
Las formas en que se presentan las NTC son múltiples, y cada una de ellas está orientada a un grupo concreto de aplicaciones. Las de "gota", "escama" y "perla" se prefieren para aplicaciones de medida de temperatura, mientras que las de "disco", "arandela" y "varilla" son aptas para la compensación y control de temperatura y para aplicaciones con autocalentamiento, como se veramas tarde.
Tipos de termistores
Tipo perla
El termistor tipo perla es, como su propio nombre indica, una pequeña perla de material termistor con un par de terminales.
Tipo disco
La apariencia externa de un termistor tipo disco es la misma que la del típico condensador cerámico de disco. Esencialmente es un disco de material termistor al que se le han añadido un par de terminales, éstos pueden estar montados axialmente o radialmente en la misma dirección o en direcciones opuestas. Incluso pueden estar fijados en la parte superior del disco.
Tipo chip
En la fabricación de los termistores con configuración de chip se utiliza una mezcla similar a la empleada en los termistores de perla. Este material se deja secar sobre una superficie de material cerámico que es cortado en pequeñas secciones en forma de oblea y sometido a altas temperaturas.
Tipo arandela
Los termistores de arandela son una variación de los termistores de disco excepto por tener un orificio central y carece de terminales aunque está provisto de dos caras metalizadas para establecer el contacto. Es frecuentemente utilizado como parte de un montaje.
Tipo barra
Este tipo de termistores, tienen toda la apariencia de las típicas resistencias. Constan de un cuerpo cilíndrico de material termistor y de un terminal en cada extremo de la barra en forma radial o axial.
APLICACIONES DE TERMISTORES
Existen tres grupos de aplicaciones:
1. 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.
2. Aplicaciones en las que su resistencia depende de las corrientes que lo atraviesan.
3. Aplicaciones en las que se aprovecha la inercia térmica, es decir, el tiempo que tarda el termistor en calentarse o enfriarse cuando se le somete a variaciones de tensión.

PABLO JUAREZ MENDEZ