Cos'è un termistore e un posistore e dove vengono utilizzati

Un termistore è un componente semiconduttore con una resistenza elettrica dipendente dalla temperatura. Inventato nel 1930 dallo scienziato Samuel Reuben, questo componente è ancora ampiamente utilizzato nella tecnologia.

I termistori sono realizzati con materiali diversi, coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR) che è piuttosto alto, significativamente superiore alle leghe metalliche e ai metalli puri, cioè da semiconduttori speciali e specifici.

Direttamente, l'elemento resistivo principale è ottenuto dalla metallurgia delle polveri, elaborando calcogenuri, alogenuri e ossidi di alcuni metalli, dando loro forme diverse, ad esempio sotto forma di dischi o aste di diverse dimensioni, grandi rondelle, tubi medi, lastre sottili, piccole perle, con dimensioni da pochi micron a decine di millimetri...

Per la natura della correlazione tra la resistenza dell'elemento e la sua temperatura, dividono i termistori in due grandi gruppi: posistori e termistori.I posistori hanno un TCS positivo (per questo motivo i posistori sono anche chiamati termistori PTC) ei termistori hanno un TCS negativo (ecco perché sono chiamati termistori NTC).

Termistore — resistore dipendente dalla temperatura realizzato in materiale semiconduttore con un coefficiente di temperatura negativo e alta sensibilità, posistor — resistore dipendente dalla temperatura con un coefficiente positivo. Pertanto, all'aumentare della temperatura del corpo del posistore, la sua resistenza diminuisce e all'aumentare della temperatura del termistore, la sua resistenza diminuisce di conseguenza.

I materiali per i termistori oggi sono: miscele di ossidi policristallini di metalli di transizione come cobalto, manganese, rame e nichel, composti di tipo IIIIBV, nonché semiconduttori vetrosi drogati come silicio e germanio e alcune altre sostanze. Notevoli sono i posistori in soluzione solida di titanato di bario.

I termistori possono essere classificati come:

• Classe di bassa temperatura (temperatura di esercizio inferiore a 170 K);

• Classe di media temperatura (temperatura di esercizio da 170 K a 510 K);

• Classe di alta temperatura (temperatura di esercizio di 570 K e superiore);

• Una classe di alta temperatura separata (temperatura di esercizio da 900 K a 1300 K).

Tutti questi elementi, sia termistori che posistori, possono funzionare in diverse condizioni climatiche esterne e sotto carichi fisici esterni e di corrente significativi. Tuttavia, in condizioni di cicli termici severi, le loro caratteristiche termoelettriche iniziali, come la resistenza alla temperatura ambiente nominale e il coefficiente di resistenza alla temperatura, cambiano nel tempo.

Esistono anche componenti combinati, ad esempio termistori riscaldati indirettamente. Gli alloggiamenti di tali dispositivi contengono il termistore stesso e un elemento riscaldante isolato galvanicamente che imposta la temperatura iniziale del termistore e, di conseguenza, la sua resistenza elettrica iniziale.

Questi dispositivi sono utilizzati come resistori variabili controllati dalla tensione applicata all'elemento riscaldante del termistore.

A seconda di come viene scelto il punto operativo della caratteristica I - V di un dato componente, viene determinata anche la modalità operativa del termistore nel circuito e la stessa caratteristica I - V è correlata alle caratteristiche di progettazione e alla temperatura applicata a l'alloggiamento del componente.

Per controllare le fluttuazioni di temperatura e compensare i parametri che cambiano dinamicamente, come la corrente che scorre e la tensione applicata nei circuiti elettrici, che cambiano dopo un cambiamento delle condizioni di temperatura, vengono utilizzati termistori con un punto di funzionamento impostato sulla sezione lineare del I - V caratteristico.

Ma il punto operativo è tradizionalmente impostato sulla sezione discendente della caratteristica I - V (termistori NTC) se il termistore viene utilizzato, ad esempio, come avviatore, relè temporizzatore, in un sistema per tracciare e misurare l'intensità della radiazione a microonde, nei sistemi di allarme antincendio, controllo termico, negli impianti per il controllo del flusso di sostanze sfuse e liquidi.

I termistori e i posistori a media temperatura più popolari di oggi con TCS da -2,4 a -8,4% a 1 K... Funzionano su un'ampia gamma di resistenze da ohm a megaohm.

Esistono posistori con un TCR relativamente basso da 0,5% a 0,7% a 1 K realizzati su base di silicio. La loro resistenza cambia quasi linearmente.Tali posistori sono ampiamente utilizzati nei sistemi di stabilizzazione della temperatura e nei sistemi di raffreddamento attivo degli interruttori a semiconduttore di potenza in vari dispositivi elettronici moderni, specialmente in quelli potenti. Questi componenti si adattano facilmente agli schemi e non occupano molto spazio sulla scheda.

Un tipico posistor ha la forma di un disco ceramico, a volte più elementi sono installati in serie in un caso, ma più spesso in una variante in un rivestimento protettivo di smalto. I resistori sono spesso usati come fusibili per proteggere i circuiti elettrici da sovratensione e corrente, così come sensori di temperatura ed elementi autostabilizzanti, grazie alla loro semplicità e stabilità fisica.

I termistori sono ampiamente utilizzati in molte aree dell'elettronica, in particolare dove è importante il controllo preciso del processo di temperatura. Questo vale per le apparecchiature di trasmissione dati, la tecnologia informatica, i processori ad alte prestazioni e le apparecchiature industriali di alta precisione.

Uno degli esempi più semplici e popolari di applicazioni di termistori è l'efficace limitazione della corrente di spunto. Al momento, la tensione viene fornita all'alimentatore dalla rete, estremamente forte carica del condensatore capacità significativa e una grande corrente di carica scorre nel circuito primario, che può bruciare il ponte a diodi.

Questa corrente è qui ed è limitata dal termistore, cioè questo componente del circuito cambia la sua resistenza a seconda della corrente che lo attraversa, perché secondo la legge di Ohm si riscalda. Il termistore recupera quindi la sua resistenza originaria, dopo alcuni minuti, non appena si raffredda a temperatura ambiente.