Come funzionano i termistori?

Come componenti di circuiti la cui resistenza varia con la temperatura, i termistori hanno un'ampia gamma di applicazioni nell'industria elettronica. Tutti i materiali hanno resistenza e, in una certa misura, tale resistenza varia con la temperatura per tutti i materiali. In un conduttore o in un resistore convenzionale, questa variazione è trascurabile, ma in un termistore, una variazione di un grado di temperatura può produrre una variazione di resistenza di 100 ohm o più. Ciascun termistore funziona entro un intervallo di temperatura caratteristico.

La resistenza di un termistore a coefficiente di temperatura negativo, che è il tipo più comune di termistore, diminuisce all'aumentare della temperatura; quello di un termistore a coefficiente di temperatura positivo aumenta con l'aumento della temperatura. I produttori formano termistori in una varietà di forme per l'uso in diversi tipi di circuiti. Il più comune è il termistore a perlina, che assomiglia a un resistore convenzionale con il suo corpo cilindrico e i cavi che si estendono da ciascuna estremità. Le varianti includono termistori a disco, chip, asta e rondella. I termistori sono dispositivi a stato solido piccoli e durevoli e non molto costosi da produrre, quindi hanno una vasta gamma di usi.

I termistori NTC sono classificati in base ai loro valori R25 o alla loro resistenza a 25 gradi Celsius, così come il tempo necessario per reagire a una variazione di temperatura e la potenza nominale rispetto a attuale. Questi valori sono determinati dai materiali semiconduttori utilizzati nella fabbricazione. Questi materiali includono ossidi di manganese, nichel, rame, cobalto o ferro, che vengono macinati in polvere, miscelati con un legante e trattati termicamente per produrre un materiale ceramico. I conduttori possono essere inseriti nell'impasto liquido prima del trattamento termico o aggiunti successivamente. Sono strategicamente distanziati per sfruttare le proprietà conduttive del mezzo termistore.

In un termistore NTC, la resistenza diminuisce con l'aumento della temperatura perché il calore fa sì che i materiali semiconduttori nell'impasto liquido rilascino più elettroni conduttori. In un termistore PTC, tuttavia, la temperatura diminuisce la conduttività del materiale. Un termistore PTC può essere realizzato in silicio, chiamato "silistor", o in un materiale ceramico policristallino drogato per renderlo semiconduttivo. Entrambi diventano più resistenti al flusso di corrente all'aumentare della temperatura, ma nel secondo caso, la relazione tra la resistenza e la temperatura cambia rapidamente a una temperatura di soglia e il dispositivo diventa rapidamente molto resistente. Questo tipo di termistore è noto come termistore di commutazione.

Le proprietà dei termistori PTC sono utili per la protezione da sovracorrente, poiché la resistenza provoca il surriscaldamento del dispositivo stesso. Sono anche utilizzati nei riscaldatori autoregolanti, come interruttori temporizzati e nei motori per tagliare la corrente di accensione quando il motore è in funzione. I termistori NTC, che possono monitorare con precisione la temperatura, hanno più applicazioni di quelli PTC. Sono componenti di molti tipi di termostati, sia negli edifici che nelle automobili, e perché possono anche rilevano la presenza di liquidi per caratteristiche di temperatura, sono utilizzati in pompa da pozzo e altri tipi di interruttori. I termistori NTC sono solitamente componenti di termometri e sensori digitali che regolano l'alimentazione a un dispositivo in base alla temperatura.