Los termistores son dispositivos semiconductores diseñados para mostrar un gran cambio en la resistencia proporcional a un pequeño cambio en la temperatura. El término «termistor» proviene de «resistencia térmicamente sensible», lo que refleja el funcionamiento de estos sensores: su resistencia eléctrica cambia en respuesta directa a la temperatura.
Debido a que incluso pequeños cambios de temperatura provocan variaciones significativas en la resistencia, los termistores proporcionan una sensibilidad y resolución excepcionales en aplicaciones industriales, comerciales y científicas.
Los termistores estándar tienen una precisión de ± 1 ° C, mientras que los modelos especializados pueden alcanzar tolerancias aún más estrictas. Más allá de la precisión, los termistores también son apreciados por su tiempo de respuesta rápido, que normalmente se define por una «constante de tiempo», o el número de segundos que tarda el sensor en registrar aproximadamente el 63 % de un cambio repentino de temperatura. Estas características hacen que los termistores sean una opción fiable y rentable para supervisar y controlar la temperatura en un amplio rango de entornos.
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¿Cómo funcionan los termistores?
Un termistor funciona cambiando su resistencia eléctrica en respuesta a los cambios de temperatura. Los termistores funcionan según uno de dos principios: coeficiente de temperatura negativo (NTC) o coeficiente de temperatura positivo (PTC). Los termistores NTC, en los que la resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura, son más comunes y se utilizan en la medición de la temperatura. Los termistores PTC, en los que la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura, se utilizan principalmente para la protección de circuitos.
Ecuación de Steinhart-Hart
La ecuación de Steinhart-Hart es el modelo ampliamente aceptado para describir la relación entre la resistencia y la temperatura de un termistor. Relaciona la resistencia eléctrica del elemento termistor con su temperatura absoluta:
Donde:
- T = Temperatura en kelvin (K)
- R = Resistencia del Termistor a la temperatura T (ohmios, Ω)
- A, B, C = Coeficientes de Steinhart–Hart proporcionados por el Fabricante para un rango de temperaturas específico
Curvas de tolerancia
Las tolerancias de precisión de los sensores termistores se expresan como un porcentaje de la temperatura, una especificación también denominada intercambiabilidad. En la práctica, una curva de tolerancia define la desviación permitida entre la respuesta real de resistencia-temperatura del termistor y su curva nominal. Esto significa que un termistor con una curva de tolerancia más ajustada producirá lecturas más cercanas al valor esperado sin necesidad de calibración.
La tolerancia se especifica normalmente en un punto de referencia, a menudo 25 ° C, con valores comunes que oscilan entre ± 0,1 ° C y ± 1,0 ° C. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la tolerancia generalmente se amplía a medida que la temperatura medida se aleja del punto de referencia. Por ejemplo, un termistor con una tolerancia nominal de ± 0,2 °C a 25 °C solo puede mantener una precisión de ± 0,5 °C en los extremos de su rango de funcionamiento. ° C at 25 ° C may only maintain ± 0.5 ° C accuracy at the extremes of its operating range.
Dado que las curvas de tolerancia representan la intercambiabilidad, desempeñan un papel crucial en aplicaciones donde los termistores deben sustituirse o intercambiarse sin recalibrar el sistema. Las tolerancias más estrictas permiten una mayor intercambiabilidad, lo que puede reducir los costes de mantenimiento y simplificar el diseño para los fabricantes.
Construcción y materiales del termistor
Los termistores están fabricados con materiales semiconductores diseñados para responder de forma predecible a los cambios de temperatura. El elemento sensor suele estar compuesto por una mezcla de óxidos metálicos, como manganeso, níquel, cobalto, cobre o hierro, combinados con aglutinantes y estabilizadores. Estos compuestos se prensan en forma de perla, disco, chip u oblea, y luego se sinterizan a altas temperaturas para conseguir las propiedades eléctricas deseadas.
Una vez formado, el elemento termistor se recubre para protegerlo. Los recubrimientos epoxi son comunes para aplicaciones a temperaturas más bajas, generalmente hasta unos 150 °C, mientras que los recubrimientos de vidrio amplían el rango de funcionamiento hasta aproximadamente 300 °C y proporcionan una mayor resistencia a la humedad, la corrosión y la tensión mecánica. ° C, while glass coatings extend the operating range to roughly 300 ° C and provide greater resistance to humidity, corrosion, and mechanical stress.
Configuraciones de termistores
Aunque el principio de detección sigue siendo el mismo, los termistores están disponibles en una variedad de configuraciones físicas para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones. Algunos tipos de configuración comunes son:
Termistores flexibles herméticamente sellados
Recubiertos con fundas de polímero para resistir la humedad, los aceites y los productos químicos. Son comunes en entornos corrosivos o líquidos, como fluidos industriales o procesamiento de alimentos.
Termistores atornillables
Se instalan en orificios roscados o se fijan con sujetadores estándar. Su pequeña masa térmica permite una respuesta rápida; ideales para tubos, depósitos y carcasas de equipos.
Termistores de superficie autoadhesivos
Fabricados con soportes adhesivos para fijarlos directamente a superficies planas o curvas; populares en Electrónica, electrodomésticos y sistemas compactos.
Termistores de sonda
Alojados en sondas de metal o polímero para proteger el elemento sensor; adecuados para inmersión, entornos exteriores o desinfección repetida.
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