Termistor

Un termistor es un tipo de resistencia (componente electrónico) cuyo valor varía en función de la temperatura de una forma más acusada que una resistencia común. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. Este componente se usa frecuentemente como sensor de temperatura^[1]​ o protector de circuitos contra excesos de corriente.^[2]​

El término proviene del inglés thermistor, el cual es un acrónimo de las palabras Thermally Sensitive Resistor (resistencia sensible a la temperatura).

Existen dos tipos fundamentales de termistores:

El primer termistor NTC fue descubierto en 1833 por Michael Faraday, quien informó sobre el comportamiento semiconductor del sulfuro de plata. Faraday notó que la resistencia del sulfuro de plata disminuía rápidamente a medida que aumentaba la temperatura. (Esta fue también la primera observación documentada de un material semiconductor.)^[3]​

Debido a que los primeros termistores eran difíciles de producir y las aplicaciones para la tecnología eran limitadas, la producción comercial de termistores no comenzó hasta la década de 1930.^[4]​ Samuel Ruben inventó un termistor comercialmente viable en 1930.^[5]​

Más tarde en 1997, José Carlos Rodríguez, profesor e ilustre experto en las ciencias y la tecnología, desarrolló el primer super termistor, con las posibilidades de medida de cualquier temperatura existente y de su producción a una escala nanométrica.

El funcionamiento se basa en la variación de la resistencia del semiconductor debido al cambio de la temperatura ambiente, creando una variación en la concentración de portadores. Para los termistores NTC, al aumentar la temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor, de ahí que el coeficiente sea negativo. Para los termistores PTC, en el caso de un semiconductor con un dopado muy intenso, este adquirirá propiedades metálicas, tomando un coeficiente positivo en un margen de temperatura limitado. Usualmente, los termistores se fabrican a partir de óxidos semiconductores, tales como el óxido férrico, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto.

Sin embargo, a diferencia de los sensores RTD, la variación de la resistencia con la temperatura no es lineal. Para un termistor NTC, la característica es exponencial [e^(1/x)]. Para pequeños incrementos de temperatura, se darán grandes incrementos de resistencia. Por ejemplo, el siguiente modelo caracteriza la relación entre la temperatura y la resistencia mediante dos parámetros:

${displaystyle R_{T}=Acdot e^{frac {B}{T}},!}$

con

${displaystyle A=R_{0}cdot e^{frac {-B}{T_{0}}},!}$

siendo:

Por analogía a los sensores RTD, podría definirse un coeficiente de temperatura equivalente ${displaystyle alpha }$, que para el modelo de dos parámetros quedaría:

${displaystyle alpha ={frac {1}{R_{T}}}cdot {frac {dR_{T}}{dT}}=-{frac {B}{T^{2}}},!}$

Puede observarse como el valor de este coeficiente varía con la temperatura. Por ejemplo, para un termistor NTC con B = 4000 K y T = 25 °C, se tendrá un coeficiente equivalente ${displaystyle alpha }$ = -0.045 ${displaystyle K^{-1}}$, que será diez veces superior a la sensibilidad de un sensor Pt100 con ${displaystyle alpha }$ = 0.00385 ${displaystyle K^{-1}}$.

El error de este modelo en el margen de 0 a 50 °C es del orden de ±0.5 °C. Existen modelos más sofisticados con más parámetros que dan un error de aproximación aún menor.

En la siguiente figura se muestra la relación tensión–corriente de un termistor NTC, en el que aparecen los efectos del autocalentamiento.

A partir del punto A, los efectos del autocalentamiento se hacen más evidentes. Un aumento de la corriente implicará una mayor potencia disipada en el termistor, aumentando la temperatura de este y disminuyendo su resistencia, dejando de aumentar la tensión que cae en el termistor. A partir del punto B, la pendiente pasa a ser negativa.

Algunas aplicaciones de estos componentes son:

Algunas aplicaciones de estos componentes son:

Los termistores se comercializan en distintos formatos, como son los de agujero pasante (radial y axial), de montaje superficial o aéreos.

Termistor (tipo perla)

Termistor (tipo SMD)

Termistor (tipo disco)

Termistor (axial)

Sonda de medida

Para obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario envejecerlos adecuadamente. Pero el principal inconveniente del termistor es su falta de linealidad.