Práctica De Termodinámica (Termistor)

Practica 30:

Calibrado de un termistor

Fundamento teórico
Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se vasa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la variación de la temperatura. El mismo término termistor provine de Thermalla Sensitive Resistor (resistencia sensible a la temperatura). Existen dos tipos de termistor: • NTC(Negative Temperature Coefficient)- Coeficiente de temperatura negativo. Bajan su resistividad cuando aumentan la temperatura. • PTC (Positive Tempeature Coefficient). Coeficiente de temperatura positivo. Sube su resistividad cuando aumenta la temperatura. El primer termistor tipo NTC fue descubierto en 1833 por Michael Faraday, y estaba formado por sulfuro de plata. Faraday se dio cuenta de que laresistividad del sulfuro de plata decrece fuertemente cuando aumenta su temperatura. Sin embargo, fuera de reportar esa cualidad, Faraday no le dio ningún otro uso. El primer termistor propiamente dicho fue inventado por Samuel Ruben, en 1930 y fueron Becker, Green y Pearson los primeros en estudiarlos en profundidad en 1946, y los que les dieron su nombre. Becker, Green y Pearson descubrieron queciertos ócidos metálicos (y no solo el sulfuro de plata) variaban ampliamente su conductividad eléctrica con la temperatura. Esta propiedad ha hecho que se les utilice en la medida de temperatura, como unos excelentes termómetros. Casi todos los termistores son resistores tipo NTC, fabricados con óxidos semiconductores de los metales de transición del grupo del hierro: Cr, Mn, Fe, Co, Ni. Laresistencia específica de estos óxidos en estado puro es muy elevada, pero se transforman en semiconductores al añadirles pequeñas cantidades de otros iones de distinta valencia, lo que se conoce comúnmente como dotar el óxido. Los iones dopadores suelen ser Ti4+ y Li+. La relación entre resistencia y temperatura de un resistor NTC puede expresarse, aproximadamente, por:
R= A e
B /T

(1)

Donde R esla resistencia del termistor a la temperatura T, y a y B son constantes características de un termistor dado. En la ecuación (1) al aumentar T disminuye la resistencia, lo que contrasta con el comportamiento general de los metales, en los que la resistencia aumenta proporcionalmente a la temperatura absoluta.

Se define el coeficiente de temperatura de un termistor, α, como:

α=

1 dR R dT(2)

Este coeficiente es un índice de sensibilidad del termistor en la medida de la temperatura, de tal forma que, mientras mayor sea el α dado, más variará su resistencia al aumentar o disminuir su temperatura absoluta. De la ecuación (1) y (2) se puede encontrar, simplemente sustituyendo, el valor de α para un resistor NTC típico, resultando ser un número negativo dependiente de latemperatura igual a:

α =−

B 2 T

(3)

El problema es que la ecuación (1) es solo una aproximación, y en ciertos casos se ha encontrado que una fórmula muchísimo mas adecuada para la relación entre resistencias y temperaturas es la siguiente: R= AT c e B/T Donde c es un número pequeño, que puede ser positivo o negativo o, en algunos casos, incluso cero. Los termistores de óxido semiconductortambién pueden ser resistores PTC, aunque es un caso mucho mas extraño. Para éstos, la relación aproximada entre resistencia y temperatura puede ser expresada por la siguiente fórmula: R= A+Ce BT (5) (4)

Aunque lo cierto es que, en general, la relación resistencia-temperatura suele ser mucho más complicada para un resistor PTC que para uno NTC. De hecho, la ecuación (5) solo es válida para undeterminado intervalo de temperaturas, que cambia según el resistor usado. Los usos de los termistores son muy variados, y en la siguiente lista enumeramos algunos de los principales, tanto del tipo PTC como de los NTC. • Los termistores PTC pueden ser usados para proteger circuitos como un dispositivos limitador de corriente, sustituyendo a los fusibles. LA corriente a través del dispositivo provoca...