Termistores

Objetivo

Este trabalho tem como objetivo abortar com as especificações e aplicações dos termistores no cotidiano.

Introdução

Os termistores são dispositivos semicondutores de dois terminais cuja resistência, como o nome sugere, é sensível a variações de temperatura. Um termistor é um tipo de resistor cujo valor varia com a temperatura. O termo vem da junção das palavras temperatura e resistor. A temperatura do termistor pode ser modificada internamente ou externamente.

Sua resistência varia de forma não linear, atualmente existe apenas dois tipos de termistores:

1. NTC – Coeficiente de Temperatura Negativa (do inglês Negative Temperature Coefficient.) é um termistor que a resistência diminui com o aumento da temperatura.

2. PTC – Coeficiente de Temperatura Positiva (do inglês Positive Temperature Coefficient.) ) é um termistor que a resistência aumenta com o aumento da

temperatura.

Os termistores podem ser construídos dos seguintes materiais: óxido de cobalto, níquel, estrôncio e manganês. O material usado na construção do termistor é geralmente uma liga contendo cerâmica e outros polímeros.Os termistores são fabricados depositando-se uma pequena quantidade de pasta semicondutora sobre fios de liga de platina. Posteriormente, as unidades são revestidas com um epoxi para a proteção e a estabilização. A natureza do material do termistor possibilita que mudanças mínimas na temperatura do corpo, gerem uma grande mudança na resistência medida, esta relação é exponencial.

Obs.: A distinção entre termo-resistência e termistor (ou termistência) prende-se com o tipo de material utilizado na sua construção. A diferença é que as termo-resistências, que em língua inglesa são designados resistance temperature detectors, RTD, utilizam materiais condutores como a platina, o cobre ou o níquel; e os termistores (ingl. thermal resistors) utilizam misturas semicondutoras, como o manganésio, o níquel, o cobalto, o cobre, o ferro, o titânio, etc.

Curva característica do termistor:

NTC (Negative Temperature Coefficient)

São resistores não lineares cuja resistência varia sob a ação da temperatura. Em outras palavras, são semicondutores que conduzem melhor a corrente elétrica no estado quente do que no frio.

Assim, a resistência elétrica de tais materiais se reduz com a elevação da temperatura, possuindo portanto, um coeficiente de temperatura negativo.

Em média, o coeficiente de temperatura, cuja notação é 25º é igual a: isto é, perante uma elevação de temperatura de 1 grau, o valor da resistência do material se reduz em 5%. O valor de  variando acentuadamente com a temperatura, faz com que o seu valor possa ser considerado constante apenas para pequenas variações de temperatura.

Matérias-primas e formas construtivas: Os resistores NTC são fabricados a partir de óxidos semicondutores, predominantemente, com uma mistura de óxido metálico, como por exemplo: Fe3O4 com Zn2TiO4 ou CoO com Li2O (óxido de ferro com óxido de titânio e zinco ou óxido de cobalto com óxido de lítio respectivamente).

Após o processo de mistura, ocorre a prensagem em forma de discos ou esferas (cilíndricos) e sinterizados em seguida.

ÓXIDO DE FERRO + ÓXIDO DE TITÂNIO  TIPO N

Nestas condições, um excesso de temperatura liberta elétrons, tendo como resultado um excesso de condutividade com o aumento da temperatura.

ÓXIDO DE COBALTO + ÓXIDO DE LÍTIO  TIPO P

Nestas condições, ocorre a condução através de lacunas, tendo como resultado uma corrente iônica com o aumento da temperatura.

Os formatos mais comuns, como o cilíndrico são obtidos por processo de extrusão enquanto que os formatos em disco são obtidos através de prensa hidráulica.

A figura abaixo representa graficamente um resistor NTC (símbolo mais comum).

O gráfico abaixo representa a variação da resistência do NTC em função da temperatura, onde observa-se claramente sua não linearidade.

R25/Rt representa a resistência do NTC à temperatura ambiente de 25ºC.

EQUAÇÃO DE UM NTC:

R = A . e B/T (eq.1)

R = resistência em ohms

e = número de Euler (2,718)

B = constante do material no NTC em ºK

T = temperatura do NTC em ºK

A = constante a uma dada temperatura

Características de um NTC comercial (dados do fabricante)

Tipo Resistência

R25º Carga máxima

P25ºC Resistência R a 25ºC Corrente I a 25ºC Constante de regulação B ( 5%)

E201 ZZ18 1.000 0,6W 20 0,28A 5.000ºK

Como a constante de regulação B sofre influência da temperatura, é possível determinar a resistência do NTC, baseando-se nos dados do fabricante. Para tanto, é necessário conhecer a resistência a 25ºC, R25º e o valor da constante de regulação. Vejamos um exemplo:

 Qual é a resistência do NTC E201 ZZ18 a 100ºC?

Solução:

Através da tabela do fabricante, obtemos os dados:

R25º = 1.000

B = 5.000ºK

Resistência R a 25ºC = 20

Para uma temperatura de 100ºC e B= 5000ºK, teremos:

Rt = R25º / 20 = 1.000 / 20 = 50