Une thermistance est un type de résistance dont la résistance varie considérablement avec la température. En tant que fournisseur de composants électroniques, je rencontre souvent des clients intéressés par les propriétés des thermistances, car ces propriétés déterminent leurs applications dans divers circuits électroniques. Dans ce blog, je vais approfondir les propriétés clés des thermistances et discuter de leurs implications dans la pratique.
1. Relation température-résistance
La propriété la plus fondamentale d’une thermistance est sa relation température-résistance. Il existe deux principaux types de thermistances basées sur cette relation : les thermistances à coefficient de température négatif (NTC) et les thermistances à coefficient de température positif (PTC).
Thermistances CTN
Les thermistances NTC sont le type le plus couramment utilisé. Leur résistance diminue à mesure que la température augmente. En effet, dans une thermistance NTC, à mesure que la température augmente, davantage de porteurs de charge (électrons ou trous) sont libérés dans la bande de conduction en raison de l'excitation thermique. La relation mathématique entre la résistance ($R_T$) et la température ($T$) pour une thermistance NTC peut être approximée par l'équation de Steinhart - Hart :
$\frac{1}{T}=A + B\ln(R_T)+C(\ln(R_T))^3$
où $A$, $B$ et $C$ sont les coefficients Steinhart - Hart, spécifiques à chaque thermistance et déterminés par étalonnage.
Les thermistances NTC sont largement utilisées dans les applications de détection de température. Par exemple, dans un système de ventilateur à température contrôlée, la thermistance NTC détecte la température ambiante. À mesure que la température augmente, la résistance de la thermistance NTC diminue, ce qui modifie la tension aux bornes d'un circuit diviseur de tension. Ce changement de tension est ensuite utilisé pour contrôler la vitesse du ventilateur.
Thermistances PTC
Les thermistances PTC, quant à elles, ont une résistance qui augmente avec l'augmentation de la température. Il existe deux sous-types de thermistances PTC : les thermistances PTC en silicium et les thermistances PTC en céramique.
Les thermistances PTC au silicium ont une augmentation linéaire de la résistance avec la température sur une certaine plage. Ils sont souvent utilisés dans les applications de mesure et de compensation de température de précision.
Les thermistances PTC en céramique, également connues sous le nom de thermistances PTC à commutation, présentent une forte augmentation de la résistance à une certaine température appelée température de Curie. En dessous de la température de Curie, la résistance de la thermistance PTC en céramique est relativement faible. Une fois que la température dépasse la température de Curie, la résistance augmente de plusieurs ordres de grandeur. Cette propriété rend les thermistances PTC en céramique adaptées à la protection contre les surintensités. Par exemple, dans un chargeur de batterie, une thermistance PTC en céramique peut être connectée en série avec la batterie. Si le courant dépasse un niveau sûr, la température de la thermistance PTC augmente et sa résistance augmente considérablement, limitant le flux de courant et protégeant la batterie d'une surcharge.
2. Sensibilité
La sensibilité d'une thermistance fait référence au changement de résistance par unité de changement de température. Il s’agit d’une propriété importante car elle détermine la précision avec laquelle la thermistance peut mesurer les changements de température.
Pour les thermistances NTC, la sensibilité est généralement plus élevée à des températures plus basses. La sensibilité ($\alpha$) est définie comme la variation fractionnaire de la résistance par degré Celsius de changement de température :
$\alpha=\frac{1}{R}\frac{dR}{dT}$
Une sensibilité plus élevée signifie qu'un petit changement de température entraînera un changement important de résistance, ce qui facilitera la détection des variations de température. Cependant, les thermistances à haute sensibilité peuvent également être plus sujettes au bruit et à l'instabilité.
3. Précision
La précision est une autre propriété cruciale des thermistances. Il fait référence à la mesure dans laquelle la résistance mesurée correspond à la température réelle. La précision d'une thermistance est affectée par plusieurs facteurs, notamment son processus de fabrication, son étalonnage et ses conditions environnementales.
Au cours du processus de fabrication, les variations dans la composition et la structure du matériau peuvent entraîner des différences dans les caractéristiques de résistance à la température des thermistances. Par conséquent, un étalonnage approprié est nécessaire pour garantir une mesure précise de la température. L'étalonnage consiste à mesurer la résistance de la thermistance à plusieurs températures connues, puis à utiliser ces points de données pour déterminer les coefficients Steinhart-Hart.
Des facteurs environnementaux tels que l'humidité, la pression et les contraintes mécaniques peuvent également affecter la précision des thermistances. Par exemple, une humidité élevée peut provoquer une absorption d’humidité dans le matériau de la thermistance, ce qui peut modifier ses propriétés électriques.
4. Temps de réponse
Le temps de réponse d'une thermistance est le temps nécessaire à la thermistance pour atteindre un pourcentage spécifié (généralement 63,2 %) de sa valeur de résistance finale lorsqu'elle est soumise à un changement progressif de température. Il s'agit d'une propriété importante dans les applications où des changements rapides de température doivent être détectés, comme dans les circuits de protection thermique.
Le temps de réponse d'une thermistance dépend de sa taille physique, de sa forme et de la conductivité thermique de son milieu environnant. Généralement, les thermistances plus petites ont des temps de réponse plus courts car elles ont moins de masse thermique. Par exemple, les thermistances à montage en surface ont généralement des temps de réponse plus rapides que les thermistances traversantes plus grandes.
5. Auto-chauffage
Lorsqu'un courant traverse une thermistance, il dissipe de l'énergie sous forme de chaleur selon la formule $P = I^2R$, où $I$ est le courant et $R$ est la résistance de la thermistance. Cet auto-échauffement peut provoquer une élévation de la température de la thermistance au-dessus de la température ambiante, entraînant une erreur de mesure de la température.
L'effet d'auto-échauffement est caractérisé par la constante de dissipation ($\delta$), qui est définie comme la puissance nécessaire pour élever la température de la thermistance de 1°C au-dessus de la température ambiante. Pour minimiser l'effet d'auto-échauffement, le courant circulant à travers la thermistance doit être maintenu aussi bas que possible. Dans certaines applications, une source de courant constant est utilisée pour garantir un courant stable et faible à travers la thermistance.
Applications et nos offres de produits
Les thermistances sont utilisées dans une large gamme d'applications, notamment la mesure et le contrôle de la température, la protection contre les surintensités et la limitation du courant d'appel. En tant que fournisseur de composants électroniques, nous proposons des thermistances de haute qualité dotées d'excellentes propriétés. En plus des thermistances, nous fournissons également une variété d'autres composants électroniques tels queCondensateur de moteur à courant alternatif CBB65,Condensateur de démarrage CD60, etCondensateur de démarrage de moteur à courant alternatif CBB61.
Si vous êtes intéressé par nos thermistances ou d'autres composants électroniques, nous vous invitons à nous contacter pour un achat et des discussions ultérieures. Nous disposons d'une équipe de professionnels qui peut vous fournir des informations détaillées sur les produits et une assistance technique pour vous aider à sélectionner les composants les plus adaptés à vos applications.
Références
- "Thermistances : théorie, conception et applications" par John W. Horton
- "Dispositifs électroniques et théorie des circuits" par Robert L. Boylestad et Louis Nashelsky
- Fiches techniques du fabricant de diverses thermistances