I termistori PTC ed i termistori NTC sono dei resistori variabili sensibili alle variazioni di temperatura. La differenza tra termistori PTC ed NTC è che si comportano in maniera opposta. Questo li rende adatti ad applicazioni diverse. È quindi importante capirne le differenze per poter operare una corretta selezione dei componenti all’interno dei circuiti che richiedono il rilevamento, la compensazione e la protezione al variare della temperatura.
Il termistore PTC aumenta la propria resistenza elettrica all’aumentare della temperatura e vengono solitamente utilizzati per la protezione dalla sovracorrente. Al contrario il termistore NTC diminuisce la propria resistenza elettrica con l’aumentare della temperatura, rendendoli adatti ad applicazioni che richiedono il rilevamento oppure la compensazione della temperatura come nei sensori, nei termostati e nei termometri.
Comprendere la differenza tra termistori PTC e termistori NTC permette di selezionare il componente più appropriato per una determinata applicazione. Che l’obiettivo sia rilevare la temperatura, limitare la corrente o fornire protezione del circuito, la scelta tra termistori PTC e NTC è fondamentale per garantire il corretto funzionamento di un circuito e preservarne l’efficienza e la longevità.
Termistore PTC in breve
Il termistore PTC (Positive Temperature Coefficient) è dotato di un coefficiente di temperatura positivo il che fa sì che aumenti il proprio valore di resistenza elettrica all’aumentare della temperatura. Sono principalmente utilizzati con funzione di protezione ad esempio degli avvolgimenti dei motori. Tipicamente, in caso di un guasto può avvenire una prolungata sovracorrente che porta ad un innalzamento della temperatura. In queste situazioni il termistore PTC agisce come un fusibile autoripristinabile in quanto, quando la temperatura si innalza, il termistore aumenta rapidamente la propria resistenza ostacolando il flusso di corrente e quando poi la temperatura si riabbassa, automaticamente diminuisce la resistenza e permette alla corrente di fluire.
Esistono principalmente di due tipi di termistori PTC: i termistori detti silistori ed i termistori detti switching. La differenza tra i due risiede nei componenti con cui sono realizzati. I silistori sono realizzati con silicio adeguatamente drogato e questo conferisce una caratteristica resistenza-temperatura piuttosto lineare. I termistori switching sono realizzati in materiale ceramico con l’aggiunta di altri materiali come il titanato di bario.
Termistore NTC in breve
Il termistore NTC (Negative Temperature Coefficient) è realizzato per avere un coefficiente di temperatura negativo. Questa caratteristica del materiale che lo compone permette al termistore NTC di diminuire la propria resistenza elettrica all’aumentare della temperatura. Sono tipicamente realizzati in ossido di metallo come il ferro oppure il titanio. Quelli più diffusi sono quelli in cui l’elemento termistore è incapsulato in resina epossidica ma vengono realizzati anche all’interno di un rivestimento in vetro per assicurarne la protezione da agenti esterni. A temperature non troppo elevate offrono una certa resistenza il che li rende adatti a proteggere i componenti da eventuali picchi rapidi di corrente. All’aumentare della temperatura, il termistore NTC diminuisce il valore di resistenza permettendo il flusso di corrente. Sono molto utilizzati in applicazioni per il rilevamento della temperatura.
Differenza tra termistori PTC e termistori NTC
La principale differenza tra termistori PTC e termistori NTC è come cambiano la propria resistenza elettrica al variare della temperatura. Questa differenza risiede nella tipologia di materiali con cui vengono realizzati e questo comporta caratteristiche ed utilizzi diversi per ogni tipo di termistore.
Le principali differenza tra termistori PTC e termistori NTC sono:
- Caratteristica Resistenza-temperatura:
- Termistore PTC: la resistenza elettrica aumenta all’aumentare della temperatura. Questa caratteristica è quasi lineare nei termistori PTC realizzati in silicio dopato, detti silistori mentre è fortemente non lineare nei termistori PTC switching. Quando il termistore si riscalda, la resistenza del materiale con cui è realizzato aumenta e questo limita il flusso di corrente. Questa caratteristica li rende ideali come protezione dalle sovracorrenti oppure per l’autoregolazione degli elementi riscaldanti.
- Termistore NTC: la resistenza elettrica diminuisce all’aumentare della temperatura. Questa caratteristica è ottenuta utilizzando materiali semiconduttori come ossido di metallo. Grazie all’utilizzo di tali materiali, quando il termistore si riscalda, aumenta il numero dei portatori di carica nella banda di conduzione permettendo una riduzione del valore di resistenza e quindi un aumento del flusso di corrente. Per questa caratteristica sono spesso utilizzati nella sensoristica per il rilevamento della temperatura oppure per limitare eventuali picchi della corrente di spunto.
- Coefficiente di temperatura:
- Termistore PTC: ha un coefficiente di temperatura positivo ovvero il valore di resistenza elettrica aumenta all’aumentare della temperatura.
- Termistore NTC: ha un coefficiente di temperatura negativo ovvero diminuisce il valore di resistenza elettrica all’aumentare della temperatura.
- Applicazioni:
- Termistore PTC::
- Protezione dalle sovracorrenti: in presenza di una corrente superiore ai valori nominali, la temperatura tende ad aumentare. In questa situazione il termistore PTC, aumentando la propria resistenza, riduce il flusso di corrente.
- Autoregolazione di elementi riscaldanti: in tutti quei dispositivi con elementi riscaldanti come ad esempio i termoventilatori, il termistore PTC agisce con finalità di controllo della temperatura. Quando la temperatura va oltre quella prevista, il termistore regola la corrente che scorre riportando di conseguenza la temperatura ai livelli attesi.
- Fusibile autoripristinabile: quando la corrente è oltre i limiti attesi, la temperatura aumenta ed il termistore PTC agisce come un fusibile che interrompe il circuito. Quando la temperatura si abbassa, il termistore PTC abbassa il valore di resistenza e ripristina automaticamente il flusso di corrente.
- Termistore NTC::
- Rilevamento della temperatura: la variazione della resistenza del termistore NTC permette una misura indiretta della temperatura secondo le specifiche del materiale di cui è costituito. Per questo è molto utilizzato nei termometri digitali e nelle sonde termiche dove si ha la necessità di una misura accurata della temperatura.
- Protezione dalla corrente di spunto: il termistore NTC è dotato di una certa resistenza quando non scorre corrente. Per questo viene spesso utilizzato all’interno dei circuiti di alimentazione, a monte dei motori. La corrente di spunto si verifica all’accensione dei circuiti in particolar modo in presenza di grandi carichi capacitivi o induttivi. La corrente di spunto ha intensità elevata ma una durata contenuta. In questi casi il termistore NTC offre una resistenza adeguata a limitare gli effetti della corrente di spunto. Una volta che la corrente si è stabilizzata il termistore NTC offre bassa resistenza e quindi non impatta sulla potenza finale assorbita.
- Compensazione della temperatura: il termistore NTC è spesso impiegato per preservare la stabilità termica all’interno dei circuiti poichè la sua caratteristica permette di compensare eventuali variazioni indotte dalla temperatura.
- Termistore PTC::
- Comportamento all’accensione:
- Termistore PTC: all’accensione il termistore PTC offre una bassa resistenza che permette alla corrente di fluire. La resistenza aumenta quando il termistore PTC si riscalda rendendolo utile come protezione dalla sovracorrente.
- Termistore NTC: all’accensione il termistore NTC offre una resistenza piuttosto alta che limita il flusso di corrente. Una volta che si riscalda, il termistore NTC diminuisce la propria resistenza risultando efficiente in termini di erogazione di potenza richiesta.
- Reazione alla variazione di temperatura:
- Termistore PTC: caratterizzato da un rapido incremento della resistenza oltre un certo limite di temperatura. Risulta adatto in cui è importante non superare una certa soglia di temperatura per proteggere il circuito ed i suoi componenti.
- Termistore NTC: offre una variazione graduale della resistenza alla variazione di temperatura. Questo ne facilita l’utilizzo in applicazioni dove è richiesta una misura precisa della temperatura oppure un controllo del livello di riscaldamento.
Tabella riassuntiva delle differenze tra termistore PTC ed NTC
| Caratteristica | Termistore PTC | Termistore NTC |
|---|---|---|
| Coefficiente di temperatura | Positivo | Negativo |
| Comportamento all’aumentare della temperatura | La resistenza elettrica aumenta all’aumentare della temperatura | La resistenza elettrica diminuisce all’aumentare della temperatura |
| Applicazioni principali | Protezione dalle sovracorrenti, fusibile ripristinabile, autoregolazione di elementi riscaldanti | Misura della temperatura, compensazione della temperatura, protezione dalla corrente di spunto |
| Usi tipici | Protezione dei circuiti, circuiti con elementi riscaldanti, protezione termica dei motori | Termometri digitali, protezione dei circuiti di alimentazione, protezione per l’avvio dei motori, protezione per la carica e scarica delle batterie |
| Comportamento all’accensione | Bassa resistenza iniziale che aumenta al crescere della temperatura. | Alta resistenza iniziale che diminuisce al crescere della temperatura. |
Ogni tipo di termistore è realizzato con materiali diversi che ne assicurano un diverso comportamento al variare della temperatura. A seconda della loro caratteristica resistenza-temperatura trovano impiego in un grande spettro di applicazioni elettriche ed elettroniche. Le piccole dimensioni, il basso costo e la loro elevata sensibilità li rende tra i componenti più diffusi in tutte le applicazione che hanno come parametro la temperatura.