Θερμίστορ: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Το ''θερμίστορ'' είναι ένας τύπος [[αντίστασης]] η τιμή της οποίας εξαρτάταιεπηρεάζεται από [[τη θερμοκρασία]], πολύ περισσότερο απότιαπόσο στις συνηθισμένες αντιστάσεις (ωμικές αντιστάσεις). Η λέξη θερμίστορ είναι [[συνένωση]] των Αγγλικών λέξεων ''[[heat|thermal]]'' και ''[[resistor]]''.

Τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως και για τον περιορισμό της απότομης αύξησης των ρευμάτων, σαν [[αισθητήρες|αισθητήρια]] θερμοκρασίας (τυπικά οιτα Αρνητικού Συντελεστή Θερμοκρασίας- Negative Temperature Coefficient ή '''NTC'''), [[Επαναφερόμενεςσαν αυτοεπαναφερόμενες ασφάλειες|self-resetting overcurrent protectors]], και σαν αυτορυθμιζόμενα [[στοιχεία θέρμανσης ]] (τυπικά τα Θετικού Συντελεστή Θερμοκρασίας -Positive Temperature Coefficient ή '''PTC''').

*Τα '''NTC''', στα οποία η αντίσταση μειώνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Έτσι μπορούν να χρησιμοποιοηθούν για την αντιμετώπιση απότομων αυξήσεων των ρευμάτων, λόγω υπερτάσεων. Συνήθως συνδέονται «παράλληλα» προς τα κυκλώματα όποτε "απορροφούν"μέσω αυτών διακλαδίζεται ένα μέρος του ρεύματος.

*Τα '''PTC'', '''''στα οποία η αντίσταση αυξάνεται καθώς ανυψώνεται η θερμοκρασία, ώστε να προστατέψουν σε συνθήκες υπερευμάτων. Συνήθως συνδέονται σε σειρά στα κυκλώματα, σαν επαναφερόμενεςαυτοεπαναφερόμενες ασφάλειες.

Τα θερμίστορ διαφέρουν από τους [[Resistance thermometer|μετρητές θερμοκρασίας τύπου αντίστασης]] (RTDs) στοστα παρακάτω ότισημεία:
* τοΤο υλικό που χρησιμοποιείται στα θερμίστορ είναι γενικά ένα κεραμικό ή πολυμερές, ενώ RTDs χρησιμοποιούν καθαρά μέταλλα. Η
* Τη θερμοκρασιακή συμπεριφορά είναι επίσης διαφορετική: Τα RTDs είναι χρήσιμα πάνω σε μεγάλες περιοχές θερμοκρασιών, ενώ τα θερμίστορ τυπικά πετυχαίνουν μεγάλες ακρίβειες μέσα σε περιορισμένη περιοχή θερμοκρασιών, τυπικά από −90&nbsp;°C έως 130&nbsp;°C.<ref>[http://www.microchiptechno.com/ntc_thermistors.php "NTC Thermistors"]. Micro-chip Technologies. 2010.</ref>

:<math>\Delta R</math>, είναι η αλλαγή στην αντίστασητιμή της αντίστασης

:<math>\Delta T</math>, η αλλαγή στην θερμοκρασία

:<math>k</math>, ο πρώτης τάξης [[Temperature coefficient|θερμικός συντελεστής της αντίστασης]]

Τα θερμίστορ μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους, ανάλογα με την κατάταξη του ''<math>k</math>''.

Εάν το ''<math>k</math>'' είναι [[Positive number|θετικό]], η αντίσταση αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας,οπότε η συσκευή καλείται θερμίστορ [[θετικού συντελεστή θερμοκρασίας]] ('''PTC''') ή '''posistor'''.

Εάν το ''<math>k</math>'' είναι αρνητικό, η αντίσταση μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και η συσκευή καλείται θερμίστορ [[Temperature coefficient#Negative temperature coefficient|αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας]] ('''NTC''').

Οι αντιστάσεις οι οποίες δεν είναι θερμίστορ, κατασκευάζονται να έχουν ''<math>k</math>'' όσο είναι δυνατόν πιο κοντά στο 0, έτσι ώστε η αντίστασή τους να παραμένει σχεδόν σταθερή σε μία πλατιά περιοχή θερμοκρασιών.

Για ακριβείς μετρήσεις θερμοκρασιών η καμπύλη θερμοκρασίας/-αντίστασης πρέπει να περιγραφεί με περισσότερη λεπτομέρεια. Η [[εξίσωση Steinhart–Hart]] είναι μία ευρέως χρησιμοποιούμενη προσέγγιση τρίτης τάξης:

όπου ''a'', ''b'' ''και c'' είναι οι καλούμενες παράμετροι Steinhart–Hart, που πρέπει να καθοριστούν για κάθε συγκεκριμένη συσκευή, ''T'' είναι η [[απόλυτη θερμοκρασία]] και ''R'' είναι η αντίσταση.

Το λάθος στην εξίσωση Steinhart–Hart είναι γενικότεραγενικά λιγότερο από 0.02&nbsp;°C σεγια μετρήσεις της θερμοκρασίας σε μία περιοχή πάνω από 200&nbsp;°C.<ref>[http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5965-7822E.pdf "Practical Temperature Measurements"]. Agilent Application Note. Agilent Semiconductor.</ref>

Σαν παράδειγμα τυπικές τιμές, για ένα θερμίστορ με αντίσταση 3&nbsp;kΩ σε θερμοκρασία δωματίου (25&nbsp;°C = 298.15&nbsp;K), είναι:

όπου οι θερμοκρασίες είναι σε βαθμούς [[kelvin]], και ''R''₀ είναι η αντίσταση σε θερμοκρασία ''T''₀ (25&nbsp;°C&nbsp;= 298.15&nbsp;K).

Λύνοντας ως προς ''R'' δίνει:

ή εναλλακτικά,:

Η εξίσωση της παραμέτρου B- μπορεί να γραφεί και σανμε τη μορφή <math>\ln R=B/T + \ln r_\infty</math>. Αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή της συνάρτησης της αντίστασης ως προς τη θερμοκρασία, σε μία γραμμική συνάρτηση του <math>\ln R</math> ως προς <math>1/T</math>.

Η μέση κλίση αυτής της συνάρτησης μας δίνει μία εκτίμηση της τιμής της παραμέτρου ''B''.

Πολλά NTC θερμιστορ κατασκευάζονται από συμπιεσμένους δίσκους, ράβδούςράβδους, χάντρες ή [[casting|χύτευση]] [[semiconductor|ημιαγώγιμων υλικών]] όπως και τη [[sintering|σύντηξη]] μεταλλικών [[οξειδίων]]. Η λειτουργία τους οφείλεται στο ότι η ανύψωση της θερμοκρασίας του ημιαγωγού, αυξάνει τον αριθμό των ενεργών [[φορέων φορτίου]] – δηλ. τους προωθεί σε μία ''[[ζώνη αγωγιμότητας]]''. Όσο περισσότεροι φορείς είναι διαθέσιμοι, τόσο μεγαλύτερο ρεύμα [[current (electricity)| ρεύμα]] μπορεί να περάσει από το υλικό.

Σε μερικά υλικά όπως τα οξείδια του σιδήρου (Fe₂O₃) με προσμείξεις Τιτανίου (Ti) σχηματίζεται ένας ημιαγωγός τύπου ''n'', καιόπου οι φορείς φορτίου είναι [[ηλεκτρόνια]].

<math>I</math> = το ηλεκτρικό ρεύμα (σε amperes)<br><math>n</math> = η πυκνότητα φορέων φορτίου (πλήθος/m³)<br><math>A</math> = η εγκάρσια διατομή του υλικού (m²)<br><math>v</math> = η ταχύτητα ολίσθησης των ηλεκτρονίων (m/s)<br><math>e</math> = το φορτίο του ηλεκτρονίου (<math>e=1.602 \times 10^{-19} </math> coulomb)

Σε μεγάλες περιοχές θερμοκρασιών, είναι απαραίτητη η βαθμονόμηση. Σε μικρές μεταβολές θερμοκρασιών, εάν χρησιμοποιηθεί ο κατάλληλος ημιαγωγός η αντίσταση είναι γραμμικά ανάλογη με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά θερμίστορ ημιαγωγών με περιοχές θερμοκρασιών από περίπου 0.01 [[kelvin]] έως 2,000 kelvins (−273.14&nbsp;°C to 1,700&nbsp;°C).