Apa itu Thermistor?

Apa itu Thermistor?

Definisi Thermistor

Thermistor (atau resistor termal) didefinisikan sebagai resistor yang resistansinya berubah signifikan dengan perubahan suhu.

Thermistor berfungsi sebagai komponen pasif dalam rangkaian. Mereka adalah cara yang akurat, murah, dan tahan lama untuk mengukur suhu.

Meskipun thermistor tidak efektif pada suhu ekstrem, mereka merupakan sensor pilihan untuk banyak aplikasi.

Thermistor ideal digunakan ketika dibutuhkan pembacaan suhu yang presisi. Simbol rangkaian untuk thermistor ditunjukkan di bawah ini:

Penggunaan Thermistor

Thermistor memiliki berbagai aplikasi. Mereka secara luas digunakan sebagai cara untuk mengukur suhu sebagai termometer thermistor dalam berbagai lingkungan cairan dan udara sekitar. Beberapa penggunaan thermistor yang paling umum meliputi:

• Termometer digital (termostat)

• Aplikasi otomotif (untuk mengukur suhu oli dan pendingin di mobil & truk)

• Perangkat rumah tangga (seperti microwave, kulkas, dan oven)

• Perlindungan rangkaian (misalnya perlindungan terhadap lonjakan arus)

• Baterai isi ulang (menjamin suhu baterai yang benar dipertahankan)

• Untuk mengukur konduktivitas termal bahan elektrik

• Bermanfaat dalam banyak rangkaian elektronik dasar (misalnya sebagai bagian dari starter kit Arduino pemula)

• Kompensasi suhu (yaitu mempertahankan resistansi untuk mengkompensasi efek yang disebabkan oleh perubahan suhu di bagian lain rangkaian)

• Digunakan dalam rangkaian jembatan wheatstone

Prinsip Kerja

Prinsip kerja thermistor adalah bahwa resistansinya bergantung pada suhunya. Kita dapat mengukur resistansi thermistor menggunakan ohmmeter.

Dengan memahami bagaimana perubahan suhu mempengaruhi resistansi thermistor, kita dapat mengukur resistansinya untuk menentukan suhu.

Seberapa besar perubahan resistansi bergantung pada jenis material yang digunakan dalam thermistor. Hubungan antara suhu dan resistansi thermistor bersifat non-linier. Grafik thermistor tipikal ditunjukkan di bawah ini:

Jika kita memiliki thermistor dengan grafik suhu di atas, kita cukup menyelaraskan resistansi yang diukur oleh ohmmeter dengan suhu yang ditunjukkan pada grafik.

Dengan menggambar garis horizontal dari resistansi pada sumbu y, dan menggambar garis vertikal turun dari titik di mana garis horizontal ini berpotongan dengan grafik, kita dapat menurunkan suhu thermistor.

Jenis Thermistor

Ada dua jenis thermistor:

• Thermistor Koefisien Suhu Negatif (NTC)

• Thermistor Koefisien Suhu Positif (PTC)

Thermistor NTC

Dalam thermistor NTC, resistansi berkurang saat suhu meningkat, dan sebaliknya. Hubungan terbalik ini membuat thermistor NTC menjadi jenis yang paling umum.

Hubungan antara resistansi dan suhu dalam thermistor NTC diatur oleh ekspresi berikut:

• RT adalah resistansi pada suhu T (K)

• R0 adalah resistansi pada suhu T0 (K)

• T0 adalah suhu referensi (biasanya 25oC)

• β adalah konstanta, nilainya bergantung pada karakteristik material. Nilai nominalnya diambil sebagai 4000.

Jika nilai β tinggi, maka hubungan antara resistor dan suhu akan sangat baik. Nilai β yang lebih tinggi berarti variasi resistansi yang lebih besar untuk kenaikan suhu yang sama – sehingga Anda telah meningkatkan sensitivitas (dan akurasi) thermistor.

Dari persamaan tersebut, kita dapat menentukan koefisien resistansi-suhu, yang menunjukkan sensitivitas thermistor.

Di atas kita dapat melihat jelas bahwa αT memiliki tanda negatif. Tanda negatif ini menunjukkan karakteristik resistansi-suhu negatif dari thermistor NTC.

Jika β = 4000 K dan T = 298 K, maka αT = –0,0045/oK. Ini jauh lebih tinggi dari sensitivitas RTD platinum. Ini akan mampu mengukur perubahan kecil dalam suhu.

Namun, bentuk alternatif thermistor yang doped berat kini tersedia (dengan biaya tinggi) yang memiliki koefisien suhu positif.

Ekspresi (1) sedemikian rupa sehingga tidak mungkin untuk membuat aproksimasi linier terhadap kurva bahkan dalam rentang suhu kecil, dan oleh karena itu thermistor adalah sensor non-linier yang sangat jelas.

Thermistor PTC

Thermistor PTC memiliki hubungan terbalik antara suhu dan resistansi. Ketika suhu meningkat, resistansi juga meningkat.

Dan ketika suhu menurun, resistansi juga menurun. Oleh karena itu, dalam thermistor PTC, suhu dan resistansi berbanding lurus.

Meskipun thermistor PTC tidak seumum thermistor NTC, mereka sering digunakan sebagai bentuk perlindungan rangkaian. Mirip dengan fungsi fusible, thermistor PTC dapat berfungsi sebagai perangkat pembatas arus.

Ketika arus melewati perangkat, hal ini akan menyebabkan sedikit pemanasan resistif. Jika arus cukup besar untuk menghasilkan lebih banyak panas daripada yang dapat hilang perangkat ke lingkungan, maka perangkat akan memanas.

Dalam thermistor PTC, pemanasan ini juga akan menyebabkan resistansinya meningkat. Hal ini menciptakan efek penguatan diri yang mendorong resistansi naik, sehingga membatasi arus. Dengan cara ini, ia berfungsi sebagai perangkat pembatas arus – melindungi rangkaian.

Karakteristik Thermistor

Hubungan yang mengatur karakteristik thermistor diberikan di bawah ini:

• R1 = resistansi thermistor pada suhu absolut T1[^oK]

• R2 = resistansi thermistor pada suhu T2 [^oK]

• β = konstanta tergantung pada material transduser (misalnya transduser osilator)

Kita dapat melihat dalam persamaan di atas bahwa hubungan antara suhu dan resistansi sangat non-linier. Thermistor NTC standar biasanya menunjukkan koefisien resistansi suhu negatif sekitar 0,05/^oC.

Konstruksi Thermistor

Untuk membuat thermistor, dua atau lebih bubuk semikonduktor yang terbuat dari oksida logam dicampur dengan binder untuk membentuk slurry.

Tetes kecil dari slurry ini dibentuk di atas kawat timah. Untuk tujuan pengeringan, kita harus memasukkannya ke dalam tungku sintering.

Selama proses ini, slurry akan menyusut ke kawat timah untuk membuat koneksi listrik.

Oksida logam yang diproses ini disegel dengan memberikan lapisan kaca. Lapisan kaca ini memberikan sifat tahan air pada thermistor – membantu meningkatkan stabilitasnya.

Ada berbagai bentuk dan ukuran thermistor yang tersedia di pasar. Thermistor yang lebih kecil berbentuk butiran dengan diameter dari 0,15 milimeter hingga 1,5 milimeter.

Thermistor juga dapat berbentuk disk dan washer yang dibuat dengan menekan material thermistor di bawah tekanan tinggi menjadi bentuk silinder datar dengan diameter dari 3 milimeter hingga 25 milimeter.