Als Schaltungskomponenten, deren Widerstand sich mit der Temperatur ändert, haben Thermistoren ein breites Anwendungsspektrum in der Elektronikindustrie. Alle Materialien haben eine Beständigkeit, und diese Beständigkeit variiert bis zu einem gewissen Grad mit der Temperatur für alle Materialien. Bei einem Leiter oder einem herkömmlichen Widerstand ist diese Abweichung vernachlässigbar, aber bei einem Thermistor kann eine Temperaturänderung von nur einem Grad eine Widerstandsänderung von 100 Ohm oder mehr bewirken. Jeder Thermistor arbeitet innerhalb eines charakteristischen Temperaturbereichs.
NTC- und PTC-Thermistoren
Der Widerstand eines Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten, dem gebräuchlichsten Thermistortyp, sinkt mit steigender Temperatur; der eines Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten steigt mit steigender Temperatur. Hersteller formen Thermistoren in eine Vielzahl von Formen zur Verwendung in verschiedenen Arten von Schaltkreisen. Am gebräuchlichsten ist der Wulst-Thermistor, der mit seinem zylindrischen Körper und den von jedem Ende ausgehenden Leitungen wie ein herkömmlicher Widerstand aussieht. Variationen umfassen scheiben-, chip-, stab- und unterlegscheibenförmige Thermistoren. Thermistoren sind kleine, langlebige Halbleiterbauelemente und nicht sehr teuer in der Herstellung, sodass sie ein breites Anwendungsspektrum haben.
Eigenschaften von NTC-Thermistoren
NTC-Thermistoren werden nach ihren R25-Werten oder ihrem Widerstand bei 25 Grad Celsius klassifiziert, sowie die Reaktionszeit auf eine Temperaturänderung und die Nennleistung in Bezug auf Strom. Diese Werte werden durch die bei der Herstellung verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt. Diese Materialien umfassen Oxide von Mangan, Nickel, Kupfer, Kobalt oder Eisen, die zu einem Pulver gemahlen, mit einem Bindemittel vermischt und wärmebehandelt werden, um ein keramisches Material herzustellen. Die Leitungen können vor der Wärmebehandlung in die Aufschlämmung eingeführt oder danach hinzugefügt werden. Sie sind strategisch beabstandet, um die leitenden Eigenschaften des Thermistormediums zu nutzen.
Zwei Arten von PTC-Thermistoren
Bei einem NTC-Thermistor nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur ab, da Wärme bewirkt, dass die halbleitenden Materialien in der Aufschlämmung mehr leitende Elektronen freisetzen. Bei einem PTC-Thermistor verringert jedoch die Temperatur die Leitfähigkeit des Materials. Ein PTC-Thermistor kann aus Silizium hergestellt werden, das als "Silistor" bezeichnet wird, oder aus einem polykristallinen Keramikmaterial, das halbleitend dotiert ist. Beide werden mit steigender Temperatur widerstandsfähiger gegen Stromfluss, aber im zweiten Fall ist die Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur ändert sich schnell bei einer Schwellentemperatur, und das Gerät wird schnell sehr beständig. Diese Art von Thermistor wird als Schaltthermistor bezeichnet.
Anwendungen von Thermistoren
Die Eigenschaften von PTC-Thermistoren sind für den Überstromschutz nützlich, da der Widerstand dazu führt, dass das Gerät selbst überhitzt. Sie werden auch in selbstregelnden Heizungen, als Zeitverzögerungsschalter und in Motoren verwendet, um den Zündstrom bei laufendem Motor zu unterbrechen. NTC-Thermistoren, die die Temperatur genau überwachen können, haben mehr Anwendungen als PTC-Thermistoren. Sie sind Bestandteil vieler Arten von Thermostaten, sowohl im Gebäude- als auch im Automobilbereich, und weil sie es auch können erkennen das Vorhandensein von Flüssigkeiten anhand der Temperatureigenschaften, sie werden in Brunnenpumpen und anderen Arten von Pumpen verwendet Schalter. NTC-Thermistoren sind normalerweise Komponenten von digitalen Thermometern und Sensoren, die die Stromversorgung eines Geräts basierend auf der Temperatur regulieren.