resistori non lineari

1. causa denominazione temperatura termoresistenza (Pt100) termistore (NTC, PTC) tensione varistore (VDR) illuminazione fotoresistore (LDR) campo magnetico magnetoresistore (MDR) deformazione “strain-gauge” resistori non lineari La resistenza elettrica di alcune sostanze (ad es. ossidi e titanati)varia al variare di un parametro fisico(temperatura, tensione, illuminazione, campo magnetico, deformazione, ecc) La loro caratteristica corrente-tensione non segue la legge di Ohm.Per tale motivo essi vengono anche detti resistori non-lineari.

2. La relazione che esprime la variazione di resistenza con la temperatura è: RT = R0 · e (B dipende dal materiale) B·(1/T - 1/To) + 12 V A -aT termistori NTC Utilizzando varie miscele di ossidi (Fe, Ni, Co, Mn e Cr)si ottengono dei resistori caratterizzati da un coefficiente di temperatura negativo. il coefficiente di temperatura decresce con l’aumentare della temperatura: aT = - B/T2 ed è compreso tipicamente fra -2 e -7%/°C. Poiché tale variazione rimane costante in un ampia gamma di temperatura (anche da -25 a +150°C), gli NTC sono ideali per la misura della temperatura.

3. termistori NTC

4. NTC 0.9 W 0.4 W 0.1 W termistori NTC V 1000ohm 40 30 20 10 0 55°C 70°C 45°C 35°C 25°C I 0 10 20 30 40 50 mA

5. termistori NTC

6. NTC A R I I R NTC NTC forno tubatura serbatoio termistori NTC Gli impieghi dei termistori NTC sono molteplici: - misura e controllo della temperatura - misura del livello dei liquidi - misura e controllo di flusso (di gas o liquidi) - creazione di ritardi di tempo

7. e la resistenza a caldo. termistori PTC Utilizzando alcuni materiali ceramici (BaCO3, BaTiO3 ed Sr2TiO3) conl’aggiunta di opportuni additivisi ottengono dei resistori caratterizzati da un coefficiente di temperatura positivo ma- a differenza degli NTC -non uniforme a tutte le temperature. Il coefficiente di temperatura del PTC comincia a diventare fortemente positivo non appena si supera la“temperatura di Curie” del materiale. Il costruttore forniscela resistenza a freddo, la temperatura di transizione

8. I 200mA 150 100 50 0 150ohm PTC 2 W 0.5 W PTC V 0 10 20 30 40 50V termistori PTC I PTC a causa della scarsa linearità della caratteristica non vengono utilizzati per la misura della temperatura. Grazie al notevole aumento della loro resistenza a caldo possono però venir utilizzati per scopi di protezione di apparati, motori o circuiti. 120°C 80°C 25°C

9. termistori PTC si noti il calo della corrente di picco all’aumentare della temperatura ambiente, dovuto all’aumento della resistenza

10. I retta di carico ISC ON PTC CARICO VALIM OFF IOFF V VON VALIM termistori PTC Determinazione del punto di lavoro per via grafica tramite la retta di carico

11. I ON PTC CARICO VALIM V VON termistori PTC ISC T = 25°C VALIM 1° caso: intervento del PTC in caso di aumento della temperatura - all’accensione e in condizioni normali il PTC è freddo e la corrente è massima

12. PTC CARICO VALIM termistori PTC I T = 150°C OFF IOFF V VALIM - se la temperatura aumenta la curva si abbassa e il PTC limita la corrente

13. I ON PTC CARICO VALIM V VON termistori PTC ISC VALIM 2° caso: intervento del PTC in caso di aumento della tensione di alimentazione - all’accensione e in condizioni normali il PTC è freddo e la corrente è massima

14. I PTC CARICO VALIM V termistori PTC ISC OFF IOFF VALIM - se aumenta la tensione di alimentazione il PTC si scalda e protegge il carico

15. I ON PTC CARICO VALIM V VON termistori PTC ISC VALIM 3° caso: intervento del PTC in caso di aumento della corrente nel carico - all’accensione e in condizioni normali il PTC è freddo e la corrente è massima

16. I PTC CARICO VALIM V termistori PTC OFF IOFF VON VALIM - se aumenta la corrente il PTC si scalda e protegge il carico

17. R CARICO VDR VALIM V varistori (VDR) Materiali come SiC, Se, ZnO e Si si comportano da varistori o VDR (Voltage Dependent Resistor) ovvero variano la loro resistenza in funzione della tensione. In particolare, al di sopra di una certa tensione la loro resistenza crolla a valori molto bassi. Per tale motivo i VDR vengono collegati in parallelo al carico da proteggere. I = k·V a dove a > 1 La resistenza passa ad esempio da 109W per basse tensioni fino a meno di 10 W se si supera la tensione di soglia R = [V (1-a)] / k

18. varistori (VDR) I materiali più adatti sono il Silicio e le miscele di ossido di Zinco e altri ossidi

19. varistori (VDR) I varistori vengono utilizzaticome soppressori di transitori,e sono in grado di sopportarepicchi di corrente di elevata intensità Il loro impiego principaleè nelle telecomunicazioni,negli elettrodomestici,nella strumentazionee negli apparati elettrici in genere

20. varistori (VDR) Caratteristica corrente-tensione di un varistore all’ossido di metallo

21. varistori (VDR) intensità dei picchi di corrente per un varistore all’ossido di metallo

22. fotoresistori (LDR) Molti materiali di tipo semiconduttore (Se, CdS, InSb, PbS, ecc) sono fotosensibili, e infatti la loro resistenza diminuisce all’aumentare della luce. Con questi materiali vengono realizzati i fotoresistori, detti anche LDR (Light-Dependent Resistors). Fra i loro impieghi tipici troviamo gli interruttori crepuscolari, gli esposimetri, il controllo dei cancelli elettrici, la regolazione dei display, ecc.

23. fotoresistori (LDR) ecco due grafici tipi dei fotoresistori:resistenza-illuminazione e corrente-tensione a varie illuminazioni

24. 15 10 5 0 -5 -10 -15 PHILIPSKMZ10B -25°C25°C75°C125°C Vout (mV / v) -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 Hy (A / mm) magnetoresistori (MDR) alcuni tipi di materiali magnetici come ad esempio il Permalloy (Fe-Ni) e il composto Sb/NiSb evidenziano una modifica della resistività al variare del campo magnetico applicato, per cui possono essere utilizzati per realizzare gli MDR (Magnetic-Dependent Resistor)

25. MDR NS magnetoresistori (MDR) fra gli impieghi tipici dei magnetoresistori vi sono gli interruttori di prossimità, i sensori di pressione e i contagiri (velocità di rotazione)