thermistance

Une thermistance est une résistance à semi-conducteur fabriquée à partir d'un matériau semi-conducteur, généralement une céramique d'oxyde métallique, dont la résistance électrique change brusquement avec la température. Contrairement aux résistances conventionnelles, qui résistent aux changements sur une large plage de températures, les thermistances sont conçues pour réagir de manière significative à de petits changements de température, ce qui les rend utiles comme capteurs de température et compensateurs thermiques dans les circuits. Le changement de résistance n'est pas linéaire, mais suit une courbe prévisible qui peut être caractérisée mathématiquement.

Il existe deux classes principales : les thermistances CTP (coefficient de température négatif) dont la résistance diminue à mesure que la température augmente, tandis que les thermistances CTN (coefficient de température positif) dont la résistance augmente avec la chaleur. Les thermistances CTP dominent les applications industrielles car leur sensibilité est plus grande. Une thermistance à perle CTP pourrait passer de 100 kilohms à 25 degrés Celsius à 1 kilohm à 100 degrés Celsius. Les matériaux de base courants sont l'oxyde de manganèse, l'oxyde de nickel et l'oxyde de cobalt frittés ensemble pour former un composé céramique avec les propriétés électriques désirées.

Les thermistances se présentent sous plusieurs formes physiques : les thermistances à perle sont de minuscules sphères de matériau fritté avec des fils conducteurs, les thermistances à disque sont des éléments plats utiles pour le montage en surface, et les thermistances à tige ou à sonde logent l'élément dans une gaine métallique ou en verre pour l'immersion dans des liquides ou des gaz. Les thermistances à couche mince déposées sur des substrats offrent précision et reproductibilité pour les applications à grand volume. Le temps de réponse varie de quelques millisecondes pour les perles exposées dans un flux gazeux à plusieurs secondes pour les sondes protégées dans des masses thermiques.

Utilisations de mesure et de compensation

Dans la mesure de la température, une thermistance est placée dans un circuit où la résistance variable produit une tension ou un courant variable qui peut être lu par un convertisseur analogique-numérique ou un appareil de mesure dédié. La précision dépend de la connaissance de la courbe de réponse de la thermistance, souvent décrite par l'équation de Steinhart-Hart, qui relie la résistance à la température absolue. Les thermistances sont moins chères et plus rapides que les détecteurs de température à résistance (RTD), mais couvrent généralement des plages de température plus petites et sont moins stables sur des décennies d'utilisation.

Les thermistances fonctionnent également comme compensateurs thermiques automatiques dans les oscillateurs de fréquence, les alimentations électriques et les amplificateurs audio, où elles ajustent les courants de polarisation ou les valeurs des composants pour contrecarrer la dérive thermique dans d'autres parties du circuit. Une petite thermistance CTN placée en série avec un élément chauffant peut agir comme un chauffage autorégulant, augmentant sa résistance à mesure qu'il chauffe et limitant ainsi sa propre consommation de courant. Les modes de défaillance incluent la dérive due au vieillissement du matériau céramique, la fissuration due au choc thermique ou au stress mécanique, et les circuits ouverts dus à la corrosion des fils ou à la fatigue des joints de soudure.