2. DEFINICIóN
• El termistor es un tipo de transductor pasivo, sensible
a la temperatura y que experimenta un gran cambio
en la resistencia eléctrica cuando está sujeto a
pequeños cambios de temperatura.
• El término termistor proviene del inglés THERMally
sensitive resISTOR, es decir, resistencia sensible
térmicamente.
• Aunque el termistor no sea tan conocido como otros
dispositivos semiconductores, tiene múltiples
aplicaciones en campos tan diversos como
instrumentación,astronaútica,automóviles,medicina...
3. HISTORIA
El principio del termistor es conocido desde hace más de 100
años. El físico y químico británico Michael Faraday (1791 – 1867),
conocido sobretodo por su trabajo sobre inducción
electromagnética y electroquímica, realizó el que se considera el
primer estudio sobre termistores como consecuencia de sus
investigaciones con el sulfuro de plata (Ag2S) en 1833.
Debido a las limitaciones tecnológicas la fabricación y el uso
comercial de los termistores no empezó hasta cien años después.
Durante los primeros años de la década de los 40, los laboratorios
Bell desarrollaron métodos para conseguir consistencia y
repetitividad en el proceso de fabricación. Los primeros termistores
comerciales tenían forma de disco y sus tolerancias eran bastante
amplias. Estos dispositivos fueron empleados principalmente en la
regulación, protección y compensación de temperatura en circuitos
electrónicos.
En las décadas de los 50 y 60, la expansión de la industria
aeroespacial requirió de dispositivos más estables y precisos,
haciéndose avances en los materiales utilizados para la fabricación
de termistores de tipo cristal, disco y perla. En los 60 y 70, la
demanda de dispositivos con tolerancias ajustadas en grandes
cantidades a un precio económico llevó al desarrollo del termistor
tipo chip.
Como consecuencia del avance en la exactitud de estos
dispositivos dada en los 80, se incrementó el uso de termómetros
electrónicos en medicina. Durante los 80 y los 90 el uso de los
termistores ha continuado creciendo, ampliándose a campos como
el automóvil, el procesamiento de comida, medicina, HVAC o el
campo de las comunicaciones.
4. CONCEPTOS PREVIOS
• La corriente que circula por cualquier conductor está
afectada en algún modo por la temperatura.
• Para una misma tensión y el mismo material, la
intensidad que hay en el conductor varía en función
de la temperatura.
• Rt2 = Rt1 [ 1 + a ( t 2 - t1 ) ]
– Donde: t 2 : Valor superior de la temperatura en ºC
t 1 : Valor inferior de la temperatura en ºC
a : Coeficiente de temperatura del material
5. TIPOS DE TERMISTORES
• PTC : Coeficiente de temperatura positivo.
Sufren un cambio de resistencia brusco al
alcanzar cierta temperatura (unos 100ºC)
pasando de valores de centenares de ohm.
a decenas de Megaohm.
• NTC: Coeficiente de temperatura negativo.
Altamente sensibles a cambios de
temperatura (valores de alfa entre -2%/K y
-6%/K). Dentro de este grupo se encuentra
la mayoría de termistores.
7. CARACTERÍSTICAS
BÁSICAS
• Rango de temperaturas y valores de resistencia
Se emplean fundamentalmente entre los -50ºC y los 150ºC no
obstante las unidades encapsuladas pueden alcanzar los
300ºC. En la mayoría de aplicaciones el valor de resistencia a
25ºC está entre 100ohm. Y 100kohm. Aunque se pueden
producir con resistencias tan bajas como 10ohm. o tan altas
como 40Mohm.
• Tamaño reducido
Las reducidas dimensiones de los termistores hacen que la
respuesta a los cambios de temperatura sean muy rápidas.
• Sensibilidad a los cambios de temperatura
Los termistores tienen mayor sensibilidad a los cambios de
temperatura que otros transductores.
8. CARACTERÍSTICAS
BÁSICAS
• Autocalentamiento
La temperatura de un termistor puede variar bien por cambios
de la temperatura ambiente en que se encuentra el dispositivo,
o por el autocalentamiento que se produce cuando se hace
pasar una corriente eléctrica a través de él. El autocaldeo
puede ser indeseable en algunas aplicaciones, otras en
cambio, basan su funcionamiento en este efecto.
• Intercambiabilidad
Tolerancia con la que es producido un termistor. Gracias a esta
cualidad es posible reemplazar en un sistema un termistor por
otro sin necesidad de volver a calibrar el aparato de medida.
• Sensibilidad a la temperatura de forma remota
La medición de temperatura se puede efectuar desde un
punto distante
9. ESPECIFICACIONES
ELÉCTRICAS
Resistencia / Temperatura
• La relación R/T del termistor
no es en absoluto lineal y
existen varias
aproximaciones que
dependen del parámetros del
proceso:
RSteinhart-Hart :
1/T = a +b +(lnR) +
c(lnR) 3
= RN × e B. (1/T – 1/TN)
T
11. ESPECIFICACIONES
ELÉCTRICAS
Tensión / Corriente
• Describe la variación de la
corriente del termistor en
función de la tensión
aplicada. Podemos
diferenciar tres secciones:
1) Zona óhmica. dV/dI = R
2) Incremento no lineal.
3) Zona de pendiente
negativa.
12. CONFIGURACIONES
• Los termistores se presentan
en múltiples configuraciones,
las más empleadas son los
de perla, disco y chip.
• Los termistores tipo perla
debido a su pequeño tamaño
permiten una respuesta
rápida ante los cambios de
temperatura.
• Los termistores de disco y
chip tienen una respuesta de
disipación mayor.
13. TIPO PERLA
El termistor tipo perla es, como su propio nombre indica, una pequeña perla de material
termistor con un par de terminales.
Este material termistor, se compone principalmente de una mezcla de óxidos metálicos.
Una pequeña cantidad de esta mezcla semiconductora se deposita cuidadosamente sobre
un par de hilos de platino paralelos, que conformarán los terminales. A cierta distancia y
sobre el mismo par se coloca otra cantidad de material semiconductor, procediéndose de
esta forma en toda la longitud de los hilos. Después de secarse la mezcla, toma la
apariencia de unas “perlas” o “cuentas” . Posteriormente las perlas y los hilos se someten
a temperaturas entre los 1100ºC y los 1400ºC. Durante este proceso las partículas de
óxido metálico se agrupan permitiendo a los terminales una unión física y eléctrica más
fuerte. Posteriormente los filamentos son cortados para formar unidades independientes y
recubiertas o encapsuladas por una cubierta de cristal que les proporciona protección y
estabilidad. El margen de medidas común en este tipo de termistores es de 0’25 mm. a 1’5
mm.
14. TIPO DISCO
Los termistores tipo disco son fabricados mediante un preparado de polvo de
óxido metálico, mezclado con una amalgama especial y comprimido a una gran
presión. Los discos son después expuestos a altas temperaturas para formar
cuerpos cerámicos sólidos. Se aplica posteriormente una película de plata en
dos extremos del disco que servirán como contactos para la inclusión de los
terminales.
Una cubierta de material epóxido o cristal proporciona protección al dispositivo
ante posibles daños. Los termistores tipo disco se venden con o sin la
mencionada cubierta, las medidas de los termistores sin cubierta van desde los
1’3 mm. a los 2’5mm. de diámetro, mientras que en aquellos protegidos por la
cubierta podemos encontrarlos con tamaños de 2’5mm. a 3’8mm. de diámetro.
15. TIPO CHIP
En la fabricación de los termistores con
configuración de chip se utiliza una mezcla similar
a la empleada en los termistores de perla. Este
material se deja secar sobre una superficie de
material cerámico que es cortado en pequeñas
secciones en forma de oblea y sometido a altas
temperaturas.
Después de aplicar una gruesa capa de material
metálico, las obleas son encajadas en chips. Los
chips se pueden emplear como parte de un
montaje o de forma individual. En este último
caso, se añaden terminales y una cubierta de
material epóxido o cristal. Las medidas de éstos
van de los 2 mm a 2’5 mm., aunque los hay
fabricados
expresamente para aplicaciones que requieren un
tamaño muy pequeño y una respuesta muy rápida
y que pueden medir 0.5 mm.
16. TIPO
ARANDELA
Los termistores de arandela son
una variación de los termistores de
disco excepto por tener un orificio
central y carece de terminales
aunque está provisto de dos caras
metalizadas para establecer el
contacto. Es frecuentemente
utilizado como parte de un
montaje.
17. TIPO BARRA
Este tipo de termistores, tienen toda la
apariencia de las típicas resistencias.
Constan de un cuerpo cilíndrico de
material termistor y de un terminal en
cada extremo de la barra en forma
radial o axial.
Los termistores con forma de barra se
emplean en aplicaciones que requieran
de una resistencia y una potencia de
disipación muy altas.
18. Aplicaciones
1. Medición de temperatura.
2. Control de la temperatura.
3. Controlar el nivel de un
líquido.
4. Analizador de gas.
19. APLICACIONES
Medición de temperatura
• Por su pequeño tamaño, alta
sensibilidad, rapidez y robustez,
los termistores son muy
utilizados en la medición de
temperatura.
• Sin embargo trabajan en un
rango de temperatura limitado
( -40ºC a 300ºC) y hay que
controlar que la corriente que
circula por el termistor no sea
suficiente para producir un
excesivo autocalentamiento. Puente de Wheatstone
