Termistor

CTR – „polimerowe bezpieczniki”

Termistor – rezystor półprzewodnikowy o rezystancji silnie zależnej od temperatury, tzn. w dużo większym stopniu niż w przypadku standardowych oporników. Najczęściej półprzewodnikowy lub metalowy. Wykonuje się je z tlenków: manganu, niklu, kobaltu, miedzi, glinu, wanadu i litu. Od rodzaju i proporcji użytych tlenków zależą właściwości termistora.

Rodzaje termistorów

• NTC – o ujemnym współczynniku temperaturowym (ang. negative temperature coefficient) – wzrost temperatury powoduje zmniejszanie się rezystancji;
• PTC – (pozystor) o dodatnim współczynniku temperaturowym (ang. positive temperature coefficient), wzrost temperatury powoduje wzrost rezystancji;
• CTR – o skokowej zmianie rezystancji (ang. critical temperature resistor) – wzrost temperatury powyżej określonej powoduje gwałtowną zmianę (wzrost albo spadek) rezystancji. W termistorach polimerowych następuje szybki wzrost rezystancji (bezpieczniki polimerowe), a w ceramicznych, zawierających związki baru – spadek.

Podstawowe parametry

• $R$ – rezystancja nominalna, znormalizowana podawana jest zazwyczaj w temperaturze 25 °C jako R₂₅
• $\alpha$ – TWR – temperaturowy współczynnik rezystancji (dla termistorów typu CTR podaje się temperaturę krytyczną)
• $P$ – dopuszczalna moc
• $B$ – stała materiałowa (wyrażona zwykle w kK – kilokelwinach)
• tolerancja, w zależności od rodzaju termistora

Dla termistorów (z wyjątkiem typu CTR), dla niezbyt dużych różnic temperatur, zależność rezystancji od temperatury można uznać za liniową, co można wyrazić wzorem:

$R=R_0[1+\alpha (T-T_0)],$

gdzie:

$R$ – rezystancja termistora w temperaturze $T,$

$R_0$ – rezystancja w temperaturze odniesienia $T_0,$

$\alpha$ – główny współczynnik temperaturowy termistora.

Dla termistorów PTC współczynnik α jest większy od zera, natomiast dla NTC – mniejszy od zera.

Zmiana temperatury wewnętrznej termistora, a tym samym i jego rezystancji może być powodowana zmianą temperatury otoczenia lub też zmianą natężenia prądu płynącego przez termistor (wydzielanej mocy elektrycznej).

Temperatura termistora zależy od wydzielanej w nim mocy zgodnie z zależnością:

$T=K\cdot P_T+T_a,$

gdzie:

$T$ – temperatura termistora,

$T_a$ – temperatura otoczenia,

$P_T$ – moc wydzielana w termistorze,

$K$ – opór cieplny liczony w [K/W].

Zależność oporu R termistora typu NTC od temperatury T (w kelwinach) wyraża się wzorem:

$R(T)=R_0\exp \frac{W}{2kT},$

gdzie:

$R_0$ – stała termistora,

$W$ – szerokość pasma zabronionego półprzewodnika,

$k$ – stała Boltzmanna.

Zastosowania

Termistory wykorzystywane są szeroko w elektronice jako:

• czujniki temperatury w termometrach elektronicznych,
• czujniki temperatury (KTY), w układach kompensujących zmiany parametrów obwodów przy zmianie temperatury, w układach zapobiegających nadmiernemu wzrostowi prądu, do pomiarów temperatury,
• elementy kompensujące zmianę oporności innych elementów elektronicznych np. we wzmacniaczach i generatorach bardzo niskich częstotliwości,
• ograniczniki natężenia prądu (bezpieczniki elektroniczne) – termistory typu CTR, np. w układach akumulatorów telefonów, zapobiegając uszkodzeniu akumulatorów w wyniku zwarcia lub zbyt szybkiego ładowania,
• czujniki tlenu.

Zobacz też

• bezpiecznik termiczny