Termistores
- 2. CONTENIDO Definición de un termistor. Historia del termistor. Tipos de termistores. Curvas características Configuraciones de los termistores. Tipo perla Tipo disco Tipo chip Tipo arandela Tipo barra Aplicaciones
- 3. DEFINICION El término termistor procede del inglés THERMAllY SENSITIVE RESISTOR, es decir, resistencia sensible térmicamente. 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. Se trata de un dispositivo semiconductor de dos terminales, relativamente sencillo, compuesto de óxidos metálicos como manganeso, níquel, cobalto, cobre, hierro o titanio.
- 4. 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.
- 5. TIPOS DE TERMISTORES TIPOS PTC: PTC positive temperature coefficient: Termistores con coeficiente de temperatura positivo. Son resistencias constituidas por elementos semiconductores de titanio de bario, se caracterizan por modificar su estructura cristalina a una cierta temperatura, en torno a los 100 ºC, correspondiéndole un cambio brusco en su resistencia, pasando de valores de centenares de ohmios a decenas de mega ohmios.
- 6. NTC negative temperature coefficient: Termistores con coeficiente de temperatura negativo altamente sensibles a cambios de temperatura. Dentro de este grupo se encuentra la mayoría de termistores. Están fabricados con mezclas poli cristalinas de óxido de manganeso y níquel. Los cambios en la resistencia de los NTC, pueden ser debidos bien externamente a cambios en la temperatura ambiente o bien internamente como consecuencia de un auto calentamiento producido por el flujo de corriente en el dispositivo
- 8. configuraciones Existen en el mercado, termistores con diferentes encapsulados dependiendo de la constitución y el modelo, especificaciones eléctricas y su aplicación final. Los termistores tipo perla, disco y chip son los más ampliamente utilizados en medición de temperatura. Aunque cada configuración es fabricada siguiendo un método específico, algunas técnicas generales se emplean en la mayoría de termistores: formulación y preparación del óxido metálico, pulverización y mezcla; tratamiento de calor para producir un material cerámico; adición de contactos eléctricos (para discos y chips), y para componentes individuales, encapsulación en un dispositivo con cubierta protectora y terminales.
- 9. 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.
- 10. 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.
- 11. 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.
- 12. 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.
- 13. 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.
- 14. Medición de temperatura. Control de la temperatura. Controlar el nivel de un líquido. Analizador de gas.