Termístores PTC
(57)Termistor – O que é e como funciona?
Os termistores são elementos resistivos cuja resistência diminui ou aumenta com uma mudança de temperatura. É natural que a resistência aumente com o aumento da temperatura. As partículas colocadas em vibrações cada vez mais fortes determinam a crescente resistência ao fluxo do meio. À medida que aumenta a temperatura, aumenta a resistência, cujo valor pode ser medido com um ohmímetro. Os termistores pertencem à família de resistências com uma sensibilidade muito alta à mudança de temperatura. Graças a esse comportamento, estes elementos eletrónicos baratos e fáceis de usar permitem uma identificação muito precisa da temperatura do elemento medido ou do ambiente. Outras grandes vantagens dos termistores são a ampla faixa de medição e a alta resistência mecânica.
No entanto, a resistência do termistor não tem de aumentar com o aumento da temperatura. Para saber a que se devem as diferenças entre os diferentes tipos de termorresistências e o que significam no contexto de utilização, deve conhecer as suas principais características.
Construção e tipos de termistores – termistores PTC e NTC
A classificação dos termistores é realizada com base na reação à mudança de temperatura. Há dois tipos de termistores mais populares, cujo comportamento difere radicalmente em função da mudança de temperatura:
- Termistores PTC (Positive Temperature Coefficient) – termistor com coeficiente de temperatura positivo;
- Termistores NTC (Negative Temperature Coefficient) – termistor com coeficiente de temperatura negativo.
O primeiro é o caso clássico em que o valor da resistência aumenta com o aumento da temperatura. Já no caso do termistor NTC, obtém-se exatamente o efeito contrário: o aumento da temperatura faz com que a resistência diminua. A mudança na resistência do elemento com a mudança de temperatura é descrita pela característica termométrica, que é apresentada mais à frente.
Os termistores devem as suas propriedades ao uso dos materiais apropriados. O processo de produção do termistor consiste em mergulhar os fios numa mistura de óxidos metálicos em pó e compostos químicos adequados e uni-los com um aglomerante adequado. Os termistores preparados desta forma são submetidos a um processo de sinterização, o que permite que a junta seque e endureça, e o aglomerante resultante é protegido com um revestimento de vidro especial.
Para a produção de termistores PTC, os óxidos de vanádio e titânio são os mais utilizados, dopados com compostos químicos selecionados, ao passo que os sensores NTC são geralmente feitos de uma mistura de compostos químicos tais como: crómio, manganês, cobalto, ferro, cobre, lítio ou níquel. Os materiais utilizados para construir os termistores em questão conferem-lhes propriedades características de uma determinada gama que determina o seu propósito.
A grande variedade de produtos disponíveis no mercado inclui termistores com vários formatos. Podem ser em forma de esferas, placas comprimidas em forma de tablete ou em forma de cilindro em miniatura. Em todos os casos, as extremidades são dois condutores. Graças à sua estrutura simples e ao seu tamanho compacto, os termistores são componentes dos circuitos eletrónicos extremamente económicos.
A resistência mecânica das termorresistências permite a medição da temperatura na faixa de -150 °C a 800 °C, e a alta sensibilidade de medição torna-as ideais para muitas aplicações exigentes.
O limite dos termistores é a tensão nominal máxima, isto é, adequada para o funcionamento contínuo do dispositivo, bem como a tensão operacional máxima, que é uma condição para o seu funcionamento correto e seguro. Para escolher o produto adequado, deve ter em conta os valores-limite recomendados pelo fabricante, pois exceder a tensão pode provocar danos no elemento.
Características termométricas
A equação básica que descreve a mudança na resistência do sensor em função da mudança na sua temperatura é a característica termométrica.
em que:
RT – resistência do termistor a uma certa temperatura [Ω];
T – temperatura do termistor [K];
T0 – temperatura de referência [K];
RT0 – resistência do termistor à temperatura de referência [Ω];
B – material do termistor constante, na faixa 2000÷6000 [K]. O valor deste parâmetro está intimamente relacionado com os materiais utilizados e determina a sensibilidade do dispositivo. Quanto maior for o valor, maior será a sensibilidade do termistor.
Aplicações dos termistores PTC
Os termistores PTC (também conhecidos como resistências elétricas) são utilizados como proteção contra sobrecarga e sobreaquecimento. Com o aumento da intensidade da corrente, a temperatura da termorresistência aumenta e, com ela, aumenta também a resistência numa função logarítmica. Como consequência do aumento da resistência, a intensidade da corrente no sistema diminui e é estabilizada no nível exigido. Podemos encontrá-los, por exemplo, em motores elétricos, em produtos domésticos de uso comum (como micro-ondas ou fornos), em sistemas de automatização ou na indústria automóvel.
Um tipo especial de termistores PTC são os fusíveis de polímero. São construídos com base no princípio dos termistores: exceder a corrente máxima faz com que a temperatura do elemento aumente e a resistência aumente abruptamente, o que provoca a rutura do circuito (ainda que nele continue a fluir uma pequena corrente).
Os termistores também desempenham uma importante função de alerta precoce de incêndio – são a parte mais importante dos sistemas de proteção contra incêndios. Quando a temperatura sobe acima do valor estabelecido, o sistema de alarme envia um sinal de advertência sobre a possibilidade de incêndio. A extraordinária sensibilidade e fiabilidade da medição, que são garantidas pelos elementos de termorresistência referidos no artigo, são muito importantes neste caso.
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