Cos'è un sensore di temperatura NTC?

Cos'è un sensore di temperatura NTC?

Per comprendere la funzione e l'applicazione del sensore di temperatura NTC, dobbiamo prima sapere cos'è il termistore NTC.
Spiegazione semplice del funzionamento del sensore di temperatura NTC
I conduttori caldi o conduttori caldi sono resistori elettronici con coefficienti di temperatura negativi (abbreviato NTC). Se la corrente scorre attraverso i componenti, la loro resistenza diminuisce con l'aumentare della temperatura. Se la temperatura ambiente diminuisce (ad es. in una guaina di immersione), i componenti reagiscono invece con una resistenza crescente. A causa di questo comportamento speciale, gli esperti chiamano un resistore NTC anche un termistore NTC.

La resistenza elettrica diminuisce quando gli elettroni si muovono
I resistori NTC sono costituiti da materiali semiconduttori, la cui conduttività è generalmente compresa tra quella dei conduttori elettrici e quella dei non conduttori elettrici. Se i componenti si riscaldano, gli elettroni si staccano dagli atomi del reticolo. Lasciano il loro posto nella struttura e trasportano molto meglio l'elettricità. Il risultato: con l’aumento della temperatura i termistori conducono molto meglio l’elettricità – la loro resistenza elettrica diminuisce. I componenti vengono utilizzati tra l'altro come sensori di temperatura, ma per questo devono essere collegati ad una fonte di tensione e ad un amperometro.

Fabbricazione e proprietà dei conduttori caldi e freddi
Una resistenza NTC può reagire in modo molto debole o, in alcune aree, molto forte alle variazioni della temperatura ambiente. Il comportamento specifico dipende fondamentalmente dalla fabbricazione dei componenti. In questo modo i produttori adattano il rapporto di miscelazione degli ossidi o il drogaggio degli ossidi metallici alle condizioni desiderate. Ma le proprietà dei componenti possono essere influenzate anche dal processo di produzione stesso. Ad esempio attraverso il contenuto di ossigeno nell'atmosfera di cottura o la velocità di raffreddamento individuale degli elementi.

Materiali diversi per una resistenza NTC
Per garantire che i termistori mostrino il loro comportamento caratteristico vengono utilizzati materiali semiconduttori puri, semiconduttori compositi o leghe metalliche. Questi ultimi sono solitamente costituiti da ossidi metallici (composti di metalli e ossigeno) di manganese, nichel, cobalto, ferro, rame o titanio. I materiali vengono miscelati con leganti, pressati e sinterizzati. I produttori riscaldano le materie prime ad alta pressione a tal punto da creare pezzi con le proprietà desiderate.

Le caratteristiche tipiche del termistore in breve
Il resistore NTC è disponibile in gamme da 1 ohm a 100 megaohm. I componenti possono essere utilizzati da meno 60 a più 200 gradi Celsius e raggiungono tolleranze dallo 0,1 al 20%. Quando si tratta di scegliere un termistore è necessario tenere conto di diversi parametri. Uno dei più importanti è la resistenza nominale. Indica il valore di resistenza ad una determinata temperatura nominale (solitamente 25 gradi Celsius) ed è contrassegnato con una R maiuscola e la temperatura. Ad esempio R25 per il valore di resistenza a 25 gradi Celsius. Anche il comportamento specifico a diverse temperature è rilevante. Questo può essere specificato con tabelle, formule o grafici e deve assolutamente corrispondere all'applicazione desiderata. Ulteriori valori caratteristici delle resistenze NTC riguardano le tolleranze e determinati limiti di temperatura e tensione.

Diversi ambiti di applicazione di una resistenza NTC
Come una resistenza PTC, anche una resistenza NTC è adatta per la misurazione della temperatura. Il valore della resistenza cambia a seconda della temperatura ambiente. Per non falsificare i risultati, l'autoriscaldamento dovrebbe essere limitato il più possibile. Tuttavia, l'autoriscaldamento durante il flusso di corrente può essere utilizzato per limitare la corrente di spunto. Perché dopo l'accensione degli apparecchi elettrici la resistenza NTC è fredda e all'inizio scorre solo poca corrente. Dopo un certo periodo di funzionamento, il termistore si riscalda, la resistenza elettrica diminuisce e scorre più corrente. I dispositivi elettrici raggiungono in questo modo la loro massima potenza con un certo ritardo.

Una resistenza NTC conduce meno bene la corrente elettrica alle basse temperature. Se la temperatura ambiente aumenta, la resistenza dei cosiddetti conduttori caldi diminuisce notevolmente. Il comportamento speciale degli elementi semiconduttori può essere utilizzato principalmente per la misurazione della temperatura, per la limitazione della corrente di spunto o per ritardare vari controlli