Qu’est-ce qu’une thermistance et comment fonctionne-t-elle ?
Image : Jeremy Cook | Légende : Les thermistances existent dans un large éventail de formes et de tailles
Par Jeremy Cook
La thermistance, abréviation de résistance thermosensible, est une résistance qui change de valeur en fonction de la température. Les thermistances augmentent ou diminuent leur résistance en fonction des changements de température.
Les thermistances sont largement divisées en deux classes :
• Thermistance NTC : coefficient de température négatif : la résistance diminue avec l’augmentation de la température.
• Thermistance PTC : coefficient de température positif : la résistance augmente avec l’augmentation de la température.
L’étiquette du coefficient de température positif ou négatif fait référence au terme k dans l’approximation du comportement de premier ordre :
∆R = k∆T
Ici, R est la résistance, T est la température et k est le coefficient qui relie les deux. Dans les résistances standard (sans thermistance), k est idéalement aussi proche de 0 que possible, ce qui permet de maintenir un R constant sur une large plage de température.
Cette approximation de premier ordre n’est précise que sur une plage de température limitée. Une expression plus robuste de la résistance en fonction de la température est basée sur l’équation de Steinhart-Hart pour la résistance des semi-conducteurs, exprimée comme suit :
1/T = A + BlnR + C(lnR)3
Dans cette équation, les termes T (température) et R (résistance) correspondent à l’approximation du premier ordre. Les coefficients A, B et C sont ajustés pour correspondre aux propriétés individuelles d’une thermistance.
Au-delà du comportement résistif, les thermistances sont disponibles dans une large gamme de boîtiers, depuis les minuscules composants CMS qui tiennent sur une planche à pain, jusqu’aux dispositifs avec des fils attachés pour les tâches de détection à distance. Les thermistances peuvent être utilisées pour la mesure de la température ou peuvent être mises en œuvre pour le contrôle direct du circuit.
À quoi servent les thermistances ?
Image : Jeremy Cook | Légende : Les thermistances existent en petits et grands conditionnements.
Le captage de température est réalisée à l’aide d’une thermistance NTC. Par exemple, la température de l’extrémité chaude d’une imprimante 3D est généralement mesurée à l’aide d’une thermistance NTC, dont la résistance à la température ambiante nominale (25 ºC/77 ºF) est généralement de 100 kΩ. Le contrôleur de l’imprimante 3D mesure la résistance de la thermistance, qui est corrélée à la température. Ces données de température permettent à l’imprimante de fournir la quantité appropriée de puissance pour faire fondre le PLA ou d’autres matériaux.
Outre l’envoi de données à un contrôleur, les thermistances peuvent être utilisées directement en circuit de plusieurs façons :
• PTC : limitation de courant pour la protection du circuit. Si un courant excessif circule dans une résistance CTP correctement spécifiée, de la chaleur est générée et la résistance augmente. Il peut ainsi agir comme un fusible réarmable, inhibant le flux de courant lorsqu’il est chaud, puis permettant le flux de courant dans des conditions normales (plus froides).
• NTC : limiteurs de courant d’appel. La résistance de ces dispositifs est initialement élevée, mais lorsqu’une petite quantité de courant chauffe la thermistance, la résistance diminue au fil du temps. Cette résistance réduite permet au courant de circuler davantage et de monter en puissance de manière contrôlée.
• Actionnement de dispositifs thermosensibles : il est possible de contrôler un ventilateur de refroidissement avec une thermistance NTC, fournissant du courant lorsqu’il est chaud. Une thermistance PTC pourrait être utilisée de manière similaire pour actionner un chauffage lorsqu’un espace est trop froid. Bien que l’un ou l’autre puisse présenter un contrôle direct, il peut être avantageux d’utiliser plutôt une thermistance pour la mesure. Un microcontrôleur, une installation de bâtiment intelligent ou tout autre dispositif intelligent peut ensuite être utilisé pour prendre des décisions plus affinées.
Thermistances : Utile pour la mesure et la protection des circuits
Alors que les thermistances peuvent être divisées en NTC et PTC, une meilleure façon de considérer ces composants est peut-être de savoir s’ils sont destinés à la mesure, ou à l’action directe/la protection du circuit. Les thermistances de mesure sont souvent fournies avec un câble permettant de les fixer à d’autres appareils électroniques. Les thermistances « à action directe », cependant, sont souvent présentées dans de petits boîtiers de montage en surface pour être utilisées avec des charges relativement petites sur des cartes de circuits imprimés. Ils peuvent également prendre la forme de composants plus grands de type trou traversant pour des charges plus importantes.
Les thermistances présentent un certain nombre de possibilités de conception utiles, et doivent être prises en compte lorsqu’il s’agit d’applications sensibles à la température ou de protection de l’électronique. Ils ont également tendance à être assez rentables, ce qui vous aide à respecter le budget de votre projet.
