Termistores PTC (1)

Termistores PTC -1
Termistores PTC
•Introducción
•Característica R(T)
•Acoplamiento térmico – eléctrico
•Recta de carga y puntos de trabajo
•Dispositivos comerciales
Termistores PTC -2
Introducción
PTC: resistores no lineales cuya resistencia aumenta fuertemente con la
temperatura. El coeficiente de temperatura es positivo y elevado.
α = 1 dR
R dT
de 10 a 80 % / ºC
•Los materiales usados son cerámicas (titanatos) con estructuras multigrano.
La conducción eléctrica está controlada por las fronteras entre los granos.
•La dependencia deseada de la resistencia con la temperatura solamente
tiene lugar en determinado margen de temperaturas.
Termistores PTC -3
Característica R(T)
10 6
Parámetros de interés
Mínima resistencia (TMIN ⇒ RMIN )
R MAX
10 5
Conmutación (T0 ⇒ R0 =2× RMIN )
RFIN
RESISTENCIA (Ω )
Final de intervalo (TFIN ⇒ RFIN )
Límite operación (TMAX ⇒ RMAX )
10 4
ZONA PTC
10 3
Expresión empírica
Zona de utilidad como PTC
R0=2 × RMIN
10 2
RMIN
T0 ≤ TPTC ≤ TFIN
R (TPTC ) = R0 exp B (TPTC − T0 )








TMIN
T0
TFIN TMAX
10 1
-50
0
50
100
TEMPERATURA ( ºC )
150
200
Termistores PTC -4
Característica R(T)
Coeficiente de temperatura
R (Ω )
α = 1 dR = B
R dT
Pendiente de la curva R(T) en
la zona de interés como PTC
T0 ≤ TPTC ≤ TFIN
Independiente de la temperatura
10 % / K ≤ α ≤ 80 % / K
T ( ºC )
Termistores PTC -5
Característica R(T)
Tolerancia
150
∆B / B = 5 %
∆R0 / R0 = 10 %
∆R = ∂R ∆R0 + ∂R ∆B
∂R0
∂B
∆B
∆R ∆R0


=
+ B T − T0 
B
R
R
T0 ≤ TPTC ≤ TFIN
Dependiente de la temperatura
TOLERANCIA (%)
Influencia: R0 y B
B = 0.4 K -1
100
B = 0.2 K -1
50
0
50
100
150
TEMPERATURA ( ºC )
200
Termistores PTC -6
Acoplamiento Térmico - Eléctrico
Comportamiento térmico (estado estacionario)
PD = 1 TPTC − TA  ⇒ TPTC = TA + PD R T
RT
Comportamiento Eléctrico
T0 ≤ TPTC ≤ TFIN
V
= R = R0 exp B TPTC − T0  


I
Acoplamiento Térmico - Eléctrico
V = R exp B V I R + T − T  
0
T
A
0
 
I
Termistores PTC -7
Acoplamiento Térmico - Eléctrico
Curvas I-V en representación lineal
I
( mA )
TA
V (V )
Termistores PTC -8
Acoplamiento Térmico - Eléctrico
Curvas I-V en representación logarítmica
I
( mA )
RMIN
R0
TA
RFIN
RMAX
V (V )
Termistores PTC -9
Recta de carga y puntos de trabajo
Polarización
ESTABLES
Q 1, Q 2, Q 4, Q 5
R eq
INESTABLE
Q3
Q2
VPTC
Veq
Corriente ( I )
IPTC
Q3
Q1
Q4
Q5
(I)
VPTC = Veq – IPTC Req
( II )
0
Tensión ( V )
( III )
Termistores PTC -10
Aplicaciones
1. Dependencia de la resistencia con la temperatura: R = R ( T )
•Medida de la Temperatura.
•Cambio de medio (líquido-aire)
•Medida de nivel de líquido.
2. Inercia térmica del PTC: R = R ( T ) con T = T ( t )
•Retardo en el accionamiento de relés.
•Protección contra sobreimpulsos de corriente.
3. Coeficiente de temperatura positivo: α > 0
•Compensación de coeficientes de temperatura negativos.
Termistores PTC -11
Aplicaciones
Medida de nivel de líquido
Los PTC están polarizados de
modo que su temperatura sea:
T0 ≤ TPTC ≤ TFIN
Al sumergirse se enfrían y su
resistencia cambia.
Termistores PTC -12
Aplicaciones
Retardo en el accionamiento de relés
Al aplicar el voltaje al circuito el
PTC comienza a calentarse y su
resistencia aumenta.
Cierto tiempo después la tensión en
sus bornas es suficiente para
activar el relé.