termistor

Un termistor es un resistor de estado sólido fabricado con un material semiconductor, típicamente una cerámica de óxido metálico, cuya resistencia eléctrica cambia drásticamente con la temperatura. A diferencia de los resistores convencionales, que resisten el cambio en un amplio rango de temperaturas, los termistores están diseñados para responder de manera espectacular a pequeños cambios de temperatura, lo que los hace útiles como sensores de temperatura y compensadores térmicos en circuitos. El cambio de resistencia no es lineal, pero sigue una curva predecible que puede caracterizarse matemáticamente.

Existen dos clases principales: los termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo) disminuyen su resistencia a medida que aumenta la temperatura, mientras que los termistores PTC (coeficiente de temperatura positivo) aumentan su resistencia con el calor. Los termistores NTC dominan las aplicaciones industriales porque su sensibilidad es mayor. Un termistor de perla NTC podría bajar de 100 kiloohmios a 25 grados Celsius a 1 kilohmio a 100 grados Celsius. Los materiales base comunes son óxido de manganeso, óxido de níquel y óxido de cobalto sinterizados para formar un compuesto cerámico con las propiedades eléctricas deseadas.

Los termistores se presentan en varias formas físicas: los termistores de perla son esferas diminutas de material sinterizado con conductores, los termistores de disco son elementos planos útiles para montaje en superficie, y los termistores de varilla o sonda alojan el elemento en una vaina de metal o vidrio para inmersión en líquidos o gases. Los termistores de película delgada depositados en sustratos ofrecen precisión y reproducibilidad para aplicaciones de gran volumen. El tiempo de respuesta varía desde milisegundos para perlas expuestas en una corriente de gas hasta varios segundos para sondas protegidas en masas térmicas.

Usos de medición y compensación

En la medición de temperatura, un termistor se coloca en un circuito donde el cambio de resistencia produce un cambio de voltaje o corriente que puede ser leído por un convertidor analógico-digital o un medidor dedicado. La precisión depende de conocer la curva de respuesta del termistor, a menudo descrita por la ecuación de Steinhart-Hart, que relaciona la resistencia con la temperatura absoluta. Los termistores son más baratos y responden más rápido que los detectores de temperatura de resistencia (RTD), pero generalmente cubren rangos de temperatura más pequeños y son menos estables a lo largo de décadas de uso.

Los termistores también funcionan como compensadores térmicos automáticos en osciladores de frecuencia, fuentes de alimentación y amplificadores de audio, donde ajustan las corrientes de polarización o los valores de los componentes para contrarrestar la deriva de temperatura en otras partes del circuito. Un pequeño termistor PTC colocado en serie con un elemento calefactor puede actuar como un calentador autorregulador, aumentando su resistencia a medida que se calienta y, por lo tanto, limitando su propio consumo de corriente. Los modos de falla incluyen la deriva debido al envejecimiento del material cerámico, el agrietamiento por choque térmico o estrés mecánico, y los circuitos abiertos por corrosión de los conductores o fatiga de las uniones de soldadura.