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 un termistore NTC.
Come funziona il sensore di temperatura NTC spiegato in modo semplice
I conduttori caldi o conduttori caldi sono resistori elettronici con coefficienti di temperatura negativi (abbreviati in NTC). Se la corrente scorre attraverso i componenti, la loro resistenza diminuisce con l'aumentare della temperatura. Se la temperatura ambiente scende (ad esempio in un manicotto di immersione), i componenti, d'altra parte, reagiscono con una resistenza crescente. A causa di questo comportamento particolare, gli esperti chiamano i resistori NTC anche "termistori 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. Abbandonano il loro posto nella struttura e trasportano l'elettricità molto meglio. Il risultato: con l'aumentare della temperatura, i termistori conducono l'elettricità molto meglio, mentre la loro resistenza elettrica diminuisce. I componenti vengono utilizzati, tra le altre cose, come sensori di temperatura, ma per questo devono essere collegati a una fonte di tensione e a un amperometro.

Fabbricazione e proprietà dei conduttori caldi e freddi
Un resistore NTC può reagire in modo molto debole o, in alcune aree, molto forte alle variazioni della temperatura ambiente. Il comportamento specifico dipende fondamentalmente dal processo di 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 fabbricazione stesso, ad esempio dal contenuto di ossigeno nell'atmosfera di cottura o dalla velocità di raffreddamento dei singoli elementi.

Materiali diversi per un resistore NTC
Per garantire che i termistori mostrino il loro comportamento caratteristico, vengono utilizzati materiali semiconduttori puri, semiconduttori composti 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 fino a ottenere pezzi con le proprietà desiderate.

Caratteristiche tipiche del termistore a colpo d'occhio
La resistenza NTC è disponibile in intervalli da 1 ohm a 100 megaohm. I componenti possono essere utilizzati da -60 a +200 gradi Celsius e raggiungono tolleranze dallo 0,1 al 20%. Nella scelta di un termistore, è necessario tenere conto di diversi parametri. Uno dei più importanti è la resistenza nominale. Indica il valore di resistenza a una determinata temperatura nominale (solitamente 25 gradi Celsius) ed è contrassegnata da una R maiuscola e dalla temperatura. Ad esempio, R25 indica il valore di resistenza a 25 gradi Celsius. Anche il comportamento specifico a diverse temperature è rilevante. Questo può essere specificato tramite 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 campi di applicazione per un resistore NTC
Proprio come un resistore PTC, anche un resistore NTC è adatto per la misurazione della temperatura. Il valore della resistenza varia in base alla temperatura ambiente. Per non falsare 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. Poiché il resistore NTC è freddo dopo l'accensione dei dispositivi elettrici, inizialmente scorre solo una piccola quantità di corrente. Dopo un certo periodo di funzionamento, il termistore si riscalda, la resistenza elettrica diminuisce e scorre più corrente. In questo modo, i dispositivi elettrici raggiungono le loro massime prestazioni con un certo ritardo.

Un resistore NTC conduce peggio la corrente elettrica a 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.