A cosa serve un termistore?

Immagine: Jeremy Cook | I termistori sono disponibili in una vasta gamma di forme e dimensioni

Il termistore — abbreviazione di resistore sensibile alla temperatura — è un resistore che cambia valore in base alla temperatura. I termistori aumentano o diminuiscono la resistenza al variare della temperatura.   I termistori sono generalmente suddivisi in due classi:

• Termistore NTC: Coefficiente di temperatura negativo – la resistenza diminuisce con l’aumentare della temperatura
• Termistore PTC: Coefficiente di temperatura positivo – la resistenza aumenta con l’aumentare della temperatura

Qui, R è la resistenza, T è la temperatura e k è il coefficiente che mette in relazione i due. Nei resistori standard (non termistori), k è idealmente il più vicino possibile a 0, mantenendo una R costante su un ampio intervallo di temperatura.   Questa approssimazione di primo ordine è accurata solo su un intervallo limitato di temperatura. Una rappresentazione più robusta della resistenza rispetto alla temperatura si basa sull'equazione di Steinhart-Hart per la resistenza dei semiconduttori, espressa come:

In questa equazione, i termini T (temperatura) e R (resistenza) corrispondono all'approssimazione di primo ordine. I coefficienti A, B e C sono regolati per corrispondere alle proprietà individuali del termistore.   Oltre al comportamento resistivo, i termistori sono disponibili in una vasta gamma di confezioni, da piccoli componenti SMD che si adattano a una breadboard, a dispositivi con terminali collegati per attività di rilevamento remoto. I termistori possono essere utilizzati per la misurazione della temperatura o implementati per il controllo diretto del circuito.

A cosa servono i termistori?

Immagine: Jeremy Cook | I termistori sono disponibili in confezioni piccole e grandi

Il rilevamento della temperatura tramite termistore viene effettuato con un termistore NTC. Ad esempio, la temperatura dell'hot-end di una stampante 3D viene generalmente misurata con un termistore NTC, di solito con una resistenza nominale a temperatura ambiente (25ºC/77ºF) di 100kΩ. Il controller della stampante 3D misura la resistenza del termistore, che è correlata alla temperatura. Questi dati di temperatura consentono alla stampante di fornire la quantità adeguata di energia per fondere PLA o altri materiali.   Oltre a inviare dati a un controller, i termistori possono essere utilizzati direttamente nel circuito in diversi modi:

• PTC: Limitazione della corrente per la protezione del circuito. Se un'eccessiva corrente fluisce attraverso un resistore PTC opportunamente specificato, viene generato calore e la resistenza aumenta. Questo può quindi agire come un fusibile ripristinabile, inibendo il flusso di corrente quando è caldo, e consentendo nuovamente il flusso di corrente in condizioni normali (più fresche).
• NTC: Limitatori di corrente di spunto. La resistenza in questi dispositivi è inizialmente alta, ma quando una piccola quantità di corrente riscalda il termistore, la resistenza diminuisce nel tempo. Questa resistenza ridotta consente il passaggio di più corrente, aumentando in modo controllato.
• Attuazione di Dispositivi Termicamente Sensibili: È possibile controllare una ventola di raffreddamento con un termistore NTC, fornendo energia quando è caldo. Un termistore PTC potrebbe essere utilizzato in modo simile per azionare un riscaldatore quando lo spazio è troppo freddo. Sebbene entrambi possano fornire un controllo diretto, potrebbe essere vantaggioso utilizzare un termistore per la misurazione. Un microcontroller, un sistema di building intelligente o altri dispositivi smart possono quindi essere utilizzati per prendere decisioni più raffinate.

Termistori: Utili per la misurazione e la protezione dei circuiti

Sebbene i termistori possano essere suddivisi in NTC e PTC, forse un modo migliore per considerare questi componenti è valutare se sono destinati alla misurazione o alla protezione diretta/di circuito. I termistori per misurazione spesso sono dotati di un cavo per il collegamento ad altri dispositivi elettronici. I termistori "a azione diretta", invece, spesso sono disponibili in piccoli package a montaggio superficiale per l'uso con carichi relativamente piccoli su circuiti stampati. Possono anche assumere la forma di componenti più grandi con montaggio a foro passante per carichi maggiori.   I termistori offrono numerose possibilità progettuali utili e dovrebbero essere presi in considerazione nelle applicazioni sensibili alla temperatura o per la protezione dell'elettronica. Inoltre, tendono ad essere piuttosto economici, contribuendo a mantenere il progetto nei limiti del budget.