Types de thermistances, détails caractéristiques et principe de fonctionnement

Le nom de la thermistance a été conçu comme une forme abrégée de la «résistance thermosensible». La forme complète de la thermistance fournit l'idée générale et détaillée de l'action qui est la caractéristique de la thermistance.

Par: S. Prakash

Les différents types de dispositifs dans lesquels la thermistance est utilisée comprennent une large gamme de dispositifs tels que des capteurs de température et des circuits électroniques où ils assurent une compensation de température.

Bien que l'utilisation de la thermistance ne soit pas aussi courante que les transistors, résistances et condensateurs de forme ordinaire, le champ électronique utilise les thermistances à grande échelle.

Symbole du circuit de thermistance

Le symbole utilisé par la thermistance pour sa reconnaissance est le symbole du circuit qui lui est propre.

Le symbole de circuit d'une thermistance se compose d'une base qui est composée d'un rectangle de résistance standard avec une ligne diagonale qui traverse la base et se compose d'une section verticale de petite taille.

Les schémas de circuit utilisent largement le symbole de circuit de la thermistance.

Types de thermistance

La thermistance peut être divisée en différents types et catégories en fonction d'un certain nombre de manières différentes.

Ces manières de les catégoriser sont d'abord basées sur la manière dont la thermistance réagit à l'exposition à la chaleur.

La résistance de certains des condensateurs augmente avec l'augmentation de la température tandis que le contraire est observé dans les autres types de thermistance entraînant la diminution de la résistance.

Cette idée peut être étendue par la courbe de la thermistance qui peut être représentée par une équation de forme simple:

Relation entre résistance et température

ΔR = k x et ΔT

L'équation ci-dessus constitue:

ΔR = changement de résistance observé

ΔT = changement de température observé

k = coefficient de température de résistance de premier ordre

Il existe une relation non linéaire entre la résistance et la température dans la majorité des cas. Mais avec les divers petits changements de la résistance et de la température, il y a également un changement dans la relation qui est observé et la relation devient de nature linéaire.

La valeur du «k» peut être positive ou négative selon le type de thermistance.

Thermistance NTC (thermistance à coefficient de température négatif): La propriété de la thermistance NTC lui permet de diminuer sa résistance avec l'augmentation de la température et ainsi le facteur «k» de la thermistance NTC est négatif.

Thermistance PTC (thermistance à coefficient de température positif): La propriété de la thermistance NTC lui permet d'augmenter sa résistance avec l'augmentation de la température et ainsi le facteur «k» de la thermistance NTC est positif.

Une autre façon dont la thermistance peut être différenciée et classée en dehors de leur caractéristique de changement de résistance dépend du type de matériau qui est utilisé pour la thermistance. Le matériau utilisé est de deux types principaux:

Semi-conducteurs monocristallins

Composés de nature métallique tels que les oxydes

Thermistance: développement et histoire

Le phénomène de la variation observée dans la résistance due aux variations de température a été mis en évidence au début du XIXe siècle.

Il existe de nombreuses façons dont la thermistance a continué à être utilisée jusqu'à ce jour. Mais une majorité de cette thermistance souffre de l'inconvénient de pouvoir présenter une très faible variation de résistance en correspondance avec la large plage de température.

L'utilisation des semi-conducteurs est généralement impliquée dans les thermistances qui permettent aux thermistances de présenter des variations de résistance plus importantes en fonction de la large plage de température.

Les matériaux qui sont utilisés pour la fabrication de thermistance sont de deux types comprenant les composés métalliques qui ont été les premiers matériaux à être découverts pour la thermistance.

En 1833, en mesurant la variation de la résistance par rapport à la température du sulfure d’argent, Faraday découvre le coefficient de température négatif. Mais la disponibilité commerciale des oxydes métalliques à grande échelle n'a eu lieu que dans les années 1940.

L'étude de la thermistance au silicium et de la thermistance à cristal de germanium a été menée après la Seconde Guerre mondiale alors que l'étude des matériaux semi-conducteurs était en cours.

Bien que le semi-conducteur et les oxydes métalliques soient de deux types de thermistances, les plages de températures couvertes par ceux-ci sont différentes et ne doivent donc pas se concurrencer.

Composition et structure de la thermistance

Sur la base des applications dans lesquelles la thermistance doit être utilisée, ainsi que de la plage de la plage de température sur laquelle la thermistance va fonctionner, les tailles, les formes et le type de matériau utilisé pour fabriquer la thermistance sont décidés.

Dans le cas des applications dans lesquelles la surface plane doit être en contact constant par la thermistance, la forme de la thermistance dans ces cas est de disques plats.

Dans le cas où il existe des sondes de température pour lesquelles la thermistance doit être réalisée, la forme de la thermistance se présente sous la forme de tiges ou de billes. Ainsi, les exigences qui sont conformes aux applications pour lesquelles la thermistance sera utilisée orientent la forme physique réelle de la thermistance.

La plage de température pour laquelle la thermistance de type oxyde métallique est utilisée est de 200 à 700 K.

Le composant utilisé pour fabriquer ces thermistances se trouve sous la forme d'une poudre fine qui est frittée et comprimée à très haute température.

Les matériaux les plus couramment utilisés pour ces thermistances comprennent l'oxyde de nickel, l'oxyde ferrique, l'oxyde de manganèse, l'oxyde de cuivre et l'oxyde de cobalt.

Les températures pour lesquelles les thermistances semi-conductrices sont utilisées sont très basses. Les thermistances en silicium sont utilisées moins fréquemment que les thermistances en germanium qui sont utilisées plus largement pour les températures qui sont dans la gamme qui est inférieure à la gamme de 100 ° du zéro absolu, c'est-à-dire 100K.

La température pour laquelle l'utilisation de la thermistance au silicium peut être effectuée est au maximum de 250K. Si la température augmente de plus de 250 K, alors la thermistance au silicium subit la mise en place des coefficients de température positifs. Un monocristal est utilisé pour fabriquer la thermistance dans laquelle le niveau auquel le dopage du cristal est effectué est de 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Applications de la thermistance

La thermistance peut être utilisée pour de nombreux types d'applications différents et il existe de nombreuses autres applications dans lesquelles elles se trouvent.

La caractéristique la plus intéressante de la thermistance qui les rend populaires pour être utilisés dans les circuits est que les éléments fournis par eux dans les circuits sont très rentables car ils fonctionnent efficacement et sont pourtant disponibles à un prix bon marché.

Le fait que le coefficient de température soit négatif ou positif détermine les applications dans lesquelles la thermistance peut être utilisée.

Si le coefficient de température est négatif, la thermistance peut être utilisée pour les applications suivantes:

Thermomètres de très basse température: les thermistances sont utilisées pour mesurer la température de très bas niveaux dans les thermomètres de très basse température.

Thermostats numériques: Les thermostats numériques d'aujourd'hui utilisent les thermistances largement et couramment.

Moniteurs de blocs-batteries: La température des blocs-batteries tout au long de la période de charge est surveillée par l’utilisation des thermistances NTC.

Certaines des batteries qui sont utilisées dans l'industrie moderne sont sensibles à la surcharge, y compris les batteries Li-ion largement utilisées. Dans de telles batteries, leur état de charge est effectivement indiqué par la température et permet ainsi de déterminer le moment où le cycle de charge doit être terminé.

Dispositifs de protection contre les appels: les circuits d'alimentation utilisent le Thermistances NTC sous forme de dispositifs limitant le courant d'appel.

Les thermistances NTC, tout en agissant comme des dispositifs de protection contre les appels, empêchent la circulation de grandes quantités de courant au point de mise sous tension et en fournissant un niveau initial de résistance élevée.

Après cela, la thermistance est chauffée et ainsi le niveau initial de résistance qu'elle fournit diminue sensiblement, permettant ainsi la circulation de grandes quantités de courant pendant le fonctionnement normal du circuit.

Les thermistances utilisées dans le cadre de cette application sont conçues en conséquence et donc leur taille est plus grande par rapport aux thermistances de type mesure.

Si le coefficient de température est positif, la thermistance peut être utilisée pour les applications suivantes:

Dispositifs de limitation de courant: Les circuits électroniques utilisent les thermistances PTC sous la forme de dispositifs de limitation de courant.

Les thermistances PTC agissent comme un dispositif alternatif pour le fusible le plus couramment utilisé. Il n'y a aucun effet indésirable ou secondaire causé par la chaleur qui est générée en petites quantités lorsque le dispositif subit un flux de courant dans des conditions normales.

Mais dans le cas où le flux de courant à travers l'appareil est très important, cela peut entraîner une augmentation de la résistance car la chaleur peut ne pas être dissipée dans l'environnement car l'appareil peut ne pas être en mesure de le faire.

Il en résulte la génération de plus de chaleur, produisant ainsi un phénomène d'effet de rétroaction positif. L'appareil est protégé par une telle chaleur et une telle fluctuation de courant puisque la chute de courant est observée lorsqu'il y a augmentation de la résistance.

Les applications dans lesquelles les thermistances peuvent être utilisées sont d'une large gamme. Les thermistances peuvent être utilisées pour détecter les températures de manière fiable, bon marché (rentable) et simple.

Les différents dispositifs dans lesquels les thermistances peuvent être utilisées comprennent des thermostats et des alarmes incendie. Les thermistances peuvent être utilisées seules ainsi qu'à l'unisson d'autres appareils. Dans ce dernier cas, la thermistance peut être utilisée pour fournir une précision de degrés élevés en la faisant partie du pont de Wheatstone.

De plus, les thermistances sont utilisées sous la forme de dispositifs de compensation de température.

Dans un pourcentage important des résistances, il y a une augmentation de la résistance qui est observée avec une augmentation correspondante de la température due à leur coefficient de température positif.

Dans le cas où il existe une exigence élevée de stabilité par les applications, la thermistance qui possède un coefficient de température négatif est utilisée. Ceci est réalisé lorsque le circuit incorpore la thermistance afin de contrer les effets du composant produits en raison de leur coefficient de température positif.