À quoi sert un thermistor ?

Image : Jeremy Cook | Les thermistances sont disponibles dans une large gamme de formes et de tailles

Le thermistor — abréviation de résistance thermiquement sensible — est une résistance qui change de valeur avec la température. Les thermistors augmentent ou diminuent leur résistance avec les changements de température.   Les thermistors sont généralement divisés en deux classes :

• Thermistor NTC : Coefficient de température négatif - la résistance diminue avec l'augmentation de la température
• Thermistor PTC : Coefficient de température positif - la résistance augmente avec l'augmentation de la température

Ici, R est la résistance, T est la température, et k est le coefficient qui relie les deux. Dans les résistances standard (non thermistors), k est idéalement aussi proche de 0 que possible, maintenant une R constante sur une large plage de températures.   Cette approximation de premier ordre n'est précise que sur une plage de température limitée. Une expression plus robuste de la résistance par rapport à la température est basée sur l'équation de Steinhart-Hart pour la résistance des semi-conducteurs, exprimée comme suit :

Dans cette équation, les termes T (température) et R (résistance) correspondent à l'approximation du premier ordre. Les coefficients A, B et C sont ajustés pour correspondre aux propriétés individuelles d'un thermistor.   Au-delà du comportement résistif, les thermistors se présentent sous une large gamme de boîtiers, allant de minuscules composants SMD qui s'adaptent sur une plaque de montage sans soudure, à des dispositifs avec fils attachés pour des tâches de détection à distance. Les thermistors peuvent être utilisés pour la mesure de température ou peuvent être implémentés pour le contrôle direct des circuits.

À quoi servent les thermistances ?

Image : Jeremy Cook | Les thermistances existent en petits et grands formats

La détection de température à l'aide d'un thermistor se fait avec un thermistor NTC. Par exemple, la température de l'extrémité chaude d'une imprimante 3D est généralement mesurée avec un thermistor NTC, généralement avec une résistance nominale à température ambiante (25ºC/77ºF) de 100kΩ. Le contrôleur de l'imprimante 3D mesure la résistance du thermistor, qui est corrélée à la température. Ces données de température permettent à l'imprimante de fournir la quantité appropriée de puissance pour faire fondre le PLA ou d'autres matériaux.   En plus d'envoyer des données à un contrôleur, les thermistors peuvent être utilisés directement dans un circuit de plusieurs manières :

• PTC : Limitation du courant pour la protection des circuits. Si un courant excessif traverse une résistance PTC correctement spécifiée, de la chaleur est générée et la résistance augmente. Cela peut donc agir comme un fusible réarmable, inhibant le flux de courant lorsqu'il est chaud, puis permettant le flux de courant dans des conditions normales (plus fraîches).
• NTC : Limiteurs de courant d'appel. La résistance de ces dispositifs est initialement élevée, mais lorsqu'une petite quantité de courant chauffe le thermistor, la résistance diminue au fil du temps. Cette résistance réduite permet à plus de courant de circuler, montant progressivement de manière contrôlée.
• Activation de dispositifs thermiquement réactifs : Il est possible de contrôler un ventilateur de refroidissement avec un thermistor NTC, en fournissant de l'énergie lorsqu'il fait chaud. Un thermistor PTC pourrait être utilisé de manière similaire pour activer un chauffage lorsque l'espace est trop froid. Bien que chacun puisse exercer un contrôle direct, il peut être avantageux d'utiliser plutôt un thermistor pour la mesure. Un microcontrôleur, une installation de bâtiment intelligent, ou un autre appareil intelligent peut alors être utilisé pour prendre des décisions plus précises.

Thermistors : Utiles pour la mesure et la protection des circuits

Bien que les thermistances puissent être divisées en NTC et PTC, une meilleure manière de considérer ces composants est de savoir s'ils sont destinés à la mesure, ou à l'action directe/protection de circuit. Les thermistances de mesure sont souvent fournies avec un câble pour être attachées à d'autres appareils électroniques. Les thermistances dites "d'action directe", en revanche, sont souvent disponibles en petits boîtiers montés en surface pour une utilisation avec des charges relativement petites sur les circuits imprimés. Elles peuvent également se présenter sous la forme de composants plus grands de type passage à travers trou pour des charges plus importantes.   Les thermistors offrent un certain nombre de possibilités de conception utiles et doivent être pris en considération lors de la gestion d'applications sensibles à la température ou pour la protection électronique. Ils ont également tendance à être assez économiques, ce qui aide à maintenir votre projet dans le budget.