¿Qué es un Termistor y Para qué Sirve?

Un termistor es un tipo de dispositivo sensor de temperatura ampliamente utilizado en sistemas eléctricos y electrónicos para la gestión y protección térmica. El nombre “termistor” es una combinación de las palabras “térmico” y “resistor”, lo que refleja claramente sus propiedades resistivas intrínsecas dependientes de la temperatura. Un termistor es un tipo de resistor cuya resistencia varía significativamente con los cambios de temperatura.

Este artículo ofrece una descripción detallada de los termistores, incluyendo su principio de funcionamiento, tipos, aplicaciones clave y ventajas sobre otros sensores de temperatura.

¿Qué es un Termistor?

Un termistor es un resistor sensible a la temperatura. Se utiliza a menudo como sensor de temperatura. Todos los resistores tienen cierta dependencia de la temperatura, que se describe mediante su coeficiente de temperatura. En la mayoría de los casos, el coeficiente de temperatura se minimiza, pero en el caso de los termistores se alcanza un coeficiente de temperatura alto. A diferencia de la mayoría de los demás resistores, los termistores suelen tener coeficientes de temperatura negativos (NTC), lo que significa que la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. Estos tipos se denominan termistores NTC. Los resistores térmicos con un coeficiente de temperatura positivo se denominan termistores PTC (coeficiente de temperatura positivo).

Definición de termistor

Un termistor es un resistor cuya resistencia varía significativamente con la temperatura.

Símbolo de termistor

Los siguientes símbolos se utilizan según la norma IEC.

Símbolo del termistor NTC (norma IEC)

Símbolo del termistor PTC (norma IEC)

Tipos de Termistores

Los termistores suelen ser semiconductores cerámicos. En la mayoría de los casos, están compuestos de óxidos metálicos, que se secan y sinterizan para obtener el factor de forma deseado. Los tipos de óxidos y aditivos determinan su comportamiento característico. Para los termistores NTC, los materiales más comunes son el cobalto, el níquel, el hierro, el cobre y el manganeso. Para los termistores PTC, los materiales más comunes son el bario, el estroncio y los titanatos de plomo.

Entre los termistores NTC y PTC, los termistores NTC son los más utilizados.

Termistor NTC

El tipo NTC se utiliza cuando se requiere un cambio de resistencia en un amplio rango de temperaturas. Se suelen emplear como sensores de temperatura en el rango de -55 °C a 200 °C, aunque se pueden fabricar para medir temperaturas mucho más bajas o más altas. Su popularidad se debe a su rápida respuesta, fiabilidad, robustez y bajo precio.

Termistor PTC

El tipo PTC se utiliza cuando se requiere un cambio repentino de resistencia a una temperatura determinada. Presentan un aumento repentino de la resistencia por encima de una temperatura definida, denominada temperatura de conmutación, de transición o de Curie. Las temperaturas de conmutación más comunes se encuentran en el rango de 60 °C a 120 °C. Se utilizan a menudo para elementos calefactores autorregulables y protección contra sobre-corriente con restablecimiento automático.

Principio de funcionamiento del termistor

El principio de funcionamiento principal de un termistor se basa en la variación de la resistividad con la temperatura en su material semiconductor. Cuando la temperatura aumenta, los átomos del material vibran con mayor intensidad, dejando más electrones libres para conducir la electricidad. Esto reduce la resistencia, según modelos matemáticos. Por el contrario, la resistencia aumenta cuando la temperatura disminuye, ya que la movilidad de los electrones disminuye.

Los dos tipos principales de termistores, NTC (coeficiente de temperatura negativo) y PTC (coeficiente de temperatura positivo), presentan características de resistencia-temperatura opuestas. En un termistor NTC, la resistencia disminuye al aumentar la temperatura de forma lineal o no lineal. La resistencia de un termistor PTC aumenta al superar la temperatura un umbral crítico.

Diferencia Entre Termistores y Sensores

Existen varias diferencias entre los termistores y los sensores de temperatura de resistencia (RTD), siendo los RTD y los circuitos integrados los tipos de sensores más comunes.

• Rango de temperatura: El rango de temperatura de un termistor oscila entre 0 °C y 100 °C (32 °F y 212 °F).
• Coste: Un termistor cuesta mucho menos que un RTD debido a que se utiliza platino para fabricar los RTD.
• Constante de tiempo: La constante de tiempo de los termistores es de 6 a 14 segundos, que es demasiado larga para aplicaciones de alta tecnología.
• Estabilidad: Los termistores tienen una estabilidad cercana a 0.0009 °C (32.002 °F) y mantienen constante la detección en función de la realimentación de temperatura de un circuito.

Aunque los termistores son pequeños, son partes esenciales de los sistemas de control de temperatura de circuitos más grandes. Son un dispositivo económico para bajas temperaturas en comparación con los termopares, que son más caros y se utilizan como dispositivos para altas temperaturas. A diferencia de los termopares, los termistores duran más y no sufren deriva térmica.

Ventajas de los Termistores

Las mediciones de temperatura son muy comunes y algo que la mayoría de la gente controla a diario. Todos los hogares tienen un gran número de dispositivos de medición de temperatura, la mayoría de los cuales incluyen termistores. Los termistores se encuentran en alarmas contra incendios, frigoríficos, hornos, calderas y microondas. Su capacidad única para transformar la resistencia eléctrica en lecturas de temperatura los convierte en una herramienta muy beneficiosa y precisa.

Existen varios tipos de sensores para medir la temperatura, como los termopares y los detectores de temperatura por resistencia (RTD). Aunque todos los dispositivos proporcionan los mismos datos precisos, muchos fabricantes eligen los termistores en lugar de otros métodos.

• Menor coste: El coste es una de las principales fuerzas impulsoras de la popularidad de los termistores. Son capaces de proporcionar datos exactos y precisos para un pequeño rango de temperaturas a un coste mínimo.
• Menor tamaño: Los termistores tienen un diseño compacto y se fabrican en muchas formas, como perlas, discos y varillas. Aunque están disponibles en tamaños pequeños, los termistores son excepcionalmente resistentes y duraderos.
• Control de irrupción: Cuando se enciende un aparato, se carga con una cantidad anormalmente alta de corriente, lo que se denomina corriente de irrupción. Sin protección, pueden producirse daños y resultados perjudiciales para el dispositivo. Los termistores NTC se utilizan como limitadores de corriente de irrupción (ICL) para proteger circuitos sensibles. Las corrientes de irrupción pueden dañar condensadores, contactos de interruptores de potencia y diodos rectificadores. Los termistores PTC también se utilizan para limitar la corriente de irrupción y proteger contra sobrecorrientes.
• Protección contra el sobrecalentamiento: El flujo de corriente en un circuito eléctrico produce calor que se disipa. El calor creado aumenta la temperatura del resistor. Con un termistor, se alcanza la cantidad definida de resistencia y se reduce el calor.
• Usos variados: Aunque los termistores se conocen principalmente como componentes para medir la temperatura, se han utilizado para medir la presión, el nivel de líquidos y la potencia. Se utilizan como protectores contra sobrecargas y avisan de averías.
• Precisión exacta: Los termistores se instalan a una distancia medida de un circuito. Esta forma de instalación evita errores en las lecturas debidos a la resistencia en el cable. Dado que los termistores funcionan en un rango de temperatura pequeño, sus lecturas son más precisas. Responden rápidamente a cambios de temperatura pequeños y diminutos.
• Tiempo de respuesta rápido: Dado que los termistores pueden responder a ligeros cambios incrementales de temperatura, proporcionan datos instantáneamente con poco retardo. Esta propiedad particular también se debe al pequeño rango de temperaturas que monitorizan.
• Fácil personalización: Existe una variedad infinita de termistores que se pueden adaptar, cambiar y configurar para cualquier tipo de aplicación de temperatura. Sus múltiples tipos y tamaños permiten utilizarlos en cualquier operación, condición o situación.

Aplicaciones de los termistores NTC y PTC

El control preciso de la temperatura es un aspecto crucial de muchos procesos de fabricación. La precisión y exactitud del control de la temperatura pueden determinar el éxito o el fracaso de una aplicación. La función principal de la resistencia termosensible de un termistor es mostrar un cambio significativo, predecible y preciso de la resistencia eléctrica en respuesta a la temperatura.

Donde y cuando sea necesario medir la temperatura, ya sea en aplicaciones industriales o en la cocina casera, se utiliza un termistor para determinar, controlar y supervisar la temperatura. Un uso común de los termistores es como parte de un sistema HVAC, que son responsables del soporte térmico y el flujo de aire.

La temperatura de trabajo de los termistores oscila entre 0 °C y 100 °C (32 °F y 212 °F). Los termistores de Clase A ofrecen la mayor precisión, mientras que los de clase B se utilizan cuando no se requieren mediciones exactas. Los termistores son instrumentos muy estables que no pierden precisión con el paso del tiempo.

Termistores en Termostato

La parte central de un termostato es un termistor altamente sensible. El control de la temperatura en un sistema HVAC consta de componentes de circuito simples que incluyen un amplificador operacional, un termistor y un relé, siendo el termistor el principal sensor de temperatura del circuito.

Termistores para Vehículos

Los termistores se utilizan mucho en los automóviles para medir la temperatura del aceite y el refrigerante. Son el dispositivo que permite al conductor saber si el vehículo se está sobrecalentando. Los termistores se conectan directamente a los instrumentos del salpicadero y recopilan la información necesaria sobre la eficacia del funcionamiento de un vehículo.

Termistor para Microondas

Cada microondas tiene un termistor para determinar y mantener la temperatura del microondas. Los termistores evitan que los microondas se sobrecalienten y se incendien.

Baterías Recargables

El proceso de recarga de una batería produce un calor que hay que controlar. En las unidades de recarga se incluye un termistor de baja resistencia que controla el proceso de recarga. Si se calienta demasiado, el termistor detiene la carga para evitar accidentes o daños.

Termistores para Teléfonos Móviles

Los teléfonos móviles son cada vez más pequeños, compactos y avanzados tecnológicamente, por lo que tienen un mayor potencial de sobrecalentamiento. Los termistores detectan el calor dentro del teléfono y transmiten los datos recogidos al circuito integrado. Los termistores de los teléfonos móviles permiten que los componentes eléctricos funcionen con eficacia y precisión cuando se detecta calor.

Termistor en lavadora

El propósito de un termistor en una lavadora es determinar cuándo se ha alcanzado la temperatura óptima para el correcto funcionamiento de la máquina. Cuando aparece un código de error en la pantalla de una lavadora relativo a un error de calentamiento, indica un termistor defectuoso o un problema con el elemento calefactor. Los termistores garantizan que se mantenga la temperatura adecuada y son un componente esencial para el funcionamiento de la lavadora y la secadora.

Termistores para Protectores contra Sobretensiones

Dado que una sobrecarga eléctrica genera calor, los protectores contra sobretensiones son necesarios para evitar sobrecargas que podrían dañar los equipos. Los termistores se colocan en los protectores contra sobretensiones para controlar los picos de energía. Cuando se produce una sobrecarga, se acumula calor. El termistor identifica la acumulación y corta el flujo de corriente.

Termistores para Frigoríficos

Un termistor en un frigorífico es un método para recopilar información sobre el congelador, el evaporador y el frigorífico. Controla la temperatura del frigorífico y envía los datos recogidos a la placa de control. En el evaporador, un termistor se fija a la parte superior del serpentín del evaporador. Un frigorífico puede tener de cinco a nueve termistores diferentes que controlan todos los aspectos del funcionamiento del frigorífico.

Conclusión

En resumen, los termistores representan una clase muy versátil de dispositivos pasivos de detección de temperatura, favorecidos por su simplicidad, precisión, respuesta rápida y rentabilidad. Su salida resistiva y la variedad de configuraciones disponibles son ideales para aplicaciones en diversas industrias. Las continuas innovaciones en materiales mejoran aún más el rendimiento y la fiabilidad de los termistores en funciones estratégicamente cruciales para la gestión de la temperatura.