Che cos'è un termistore e come funziona?
Immagine: Jeremy Cook | Didascalia: I termistori sono disponibili in un'ampia gamma di forme e dimensioni
Di Jeremy Cook
Il termistore, abbreviazione di resistore termosensibile, è un resistore che cambia valore con la temperatura. I termistori aumentano o diminuiscono la resistenza al variare della temperatura.
In generale, i termistori si dividono in due classi:
• NTC - Termistore a coefficiente di temperatura negativo: la resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura
• PTC - Termistore a coefficiente di temperatura positivo: la resistenza aumenta all'aumentare della temperatura
L'etichetta del coefficiente di temperatura positivo o negativo si riferisce al termine k nell'approssimazione del comportamento del primo ordine:
∆R = k∆T
In questo caso, R è la resistenza, T è la temperatura e k è il coefficiente che mette in relazione i due elementi. Nei resistori standard, non termistori, il valore di k è il più vicino possibile a 0 e mantiene una R costante in un ampio intervallo di temperature.
Questa approssimazione del primo ordine è accurata solo per un intervallo di temperature limitato. Un'espressione più solida della resistenza in funzione della temperatura si basa sull'equazione di Steinhart-Hart per la resistenza dei semiconduttori, espressa come:
1/T = A + BlnR + C(lnR)3
In questa equazione, i termini T (temperatura) e R (resistenza) corrispondono all'approssimazione del primo ordine. I coefficienti A, B e C vengono regolati per corrispondere alle proprietà individuali di un termistore.
Oltre al comportamento resistivo, i termistori sono disponibili in un'ampia gamma di pacchetti, dai minuscoli componenti SMD adatti alla breadboard ai dispositivi con contatti collegati per attività di rilevamento a distanza. I termistori possono essere utilizzati per la misurazione della temperatura o implementati per il controllo diretto dei circuiti.
Per cosa vengono utilizzati i termistori?
Immagine: Jeremy Cook | Didascalia: I termistori sono disponibili in pacchetti grandi e piccoli
Il rilevamento della temperatura avviene mediante un termistore NTC. Ad esempio, la temperatura dell'hot-end di una stampante 3D viene solitamente misurata con un termistore NTC, che in genere ha una resistenza nominale a temperatura ambiente (25 °C/77 °F) di 100.000 Ω. Il controller della stampante 3D misura la resistenza del termistore, che è correlata alla temperatura. Questi dati sulla temperatura consentono alla stampante di fornire la quantità di energia adeguata per sciogliere il PLA o altri materiali.
Oltre che per inviare dati a un controller, i termistori possono essere utilizzati direttamente nel circuito in diversi modi:
• PTC: limitazione della corrente per la protezione del circuito. Se una sovracorrente scorre attraverso un resistore PTC correttamente specificato, si genera calore e la resistenza aumenta. Questo può quindi fungere da fusibile resettabile, inibendo il flusso di corrente in caso di temperatura elevata e consentendolo in condizioni di temperatura normale.
• NTC: limitazione della corrente di spunto. La resistenza di questi dispositivi è inizialmente elevata, ma quando una piccola quantità di corrente riscalda il termistore, la resistenza si riduce nel tempo. La riduzione della resistenza consente il passaggio di una maggiore quantità di corrente, che aumenta in modo controllato.
• Attivazione di dispositivi termoreattivi: è possibile controllare una ventola di raffreddamento con un termistore NTC, fornendo corrente in caso di temperature elevate. Un termistore PTC può essere utilizzato in modo simile per attivare un riscaldatore quando uno spazio è troppo freddo. Anche se entrambi possono presentare un controllo diretto, può essere vantaggioso utilizzare un termistore per la misurazione. È quindi possibile utilizzare un microcontroller, una configurazione per edifici intelligenti o un altro dispositivo intelligente per prendere decisioni più dettagliate.
I termistori sono utili per la misurazione e la protezione dei circuiti
Oltre alla classificazione in NTC e PTC, forse un modo migliore per considerare i termistori è stabilire se sono destinati alla misurazione o all'azione diretta/protezione dei circuiti. I termistori per la misurazione sono spesso dotati di un cavo per il collegamento ad altri dispositivi elettronici. I termistori ad "azione diretta", tuttavia, sono spesso disponibili in pacchetti di piccole dimensioni con montaggio superficiale, per l'uso con carichi relativamente piccoli su circuiti stampati. Possono anche assumere la forma di componenti più grandi a foro passante per carichi maggiori.
I termistori offrono numerose possibilità di progettazione utili e vanno presi in considerazione per applicazioni sensibili alla temperatura o per la protezione di componenti elettronici. Spesso sono anche molto convenienti e contribuiscono a mantenere il progetto all'interno del budget.
