Présentation et définition

Les thermistances sont des composants semi-conducteurs sans jonction sensible à la température dont la résistance varie avec la température. Constitués d’un matériau semi-conducteur d’oxyde métallique encapsulé dans une petite bille d’époxy ou de verre. On les utilise dans de nombreux circuits électroniques. Comme les capteurs de température ou les dispositifs de protection qui nécessitent des mesures précises de la température. 

1. Constitution

Les thermistances CTN sont généralement constituées de platine, d'oxyde, de polymère et d'autres matériaux. Comme l’oxyde métallique semi-conducteur pressé sous forme de disque. Les thermistances CTP sont formées de céramiques semi-conductrices à base de titanate de baryum BaTi03.

2. Catégorie de thermistances

On peut différencier deux catégories de thermistance les CTN et CTP

Les thermistances CTN à (Coefficient de Température Négatif, nommé en anglais NTC, Négative Température Coefficient). C’est des résistances dont la valeur ohmique diminue avec la température. Figure 2.1.

 Les thermistances CTP à coefficient de température positif en anglais PTC, (Positive Température coefficient). Ce sont des résistances électriques dont la valeur ohmique augmente avec la température dans une plage de température limitée entre 0 °C et 100 °C. Figure 2.2.

Figure 2.1 et 2.2  les courbes des résistances en fonction de la température CTN et CTP 0°C.

3. Principe de fonctionnement

Principe de fonctionnement de la thermistance repose sur l'effet thermosensible des matériaux semi-conducteurs. Lorsque la température change, la concentration et l'état de mouvement des porteurs électrons et trous à l'intérieur du matériau semi- conducteur changent, entraînant une modification de la valeur de la résistance.

4. Symboles 

5. Forme et modèle de thermistance

6. Diverses thermistances

Les thermistances sont disponibles sous différentes formes disque ou de goutte et sont moulées dans des récipients en aluminium pour la fixation par vissage. Il peut s'agir d'un filetage externe ou d'un œillet métallique. Les modèles CMS sont également utilisables. Elles peuvent être aussi encapsulées dans de la résine époxy, du verre, et de la résine phénolique cuite ou peints. Voir figure ci-dessous.

7. Domaine d’applications des thermistances

En raison de leurs caractéristiques peu coûteuses, les thermistances CTN sont les plus utilisées dans les différents domaines, on les retrouve dans l’industrie les équipements électroménagers et électroniques. Elles sont principalement utilisées comme capteurs de température, voici quelques exemples.

• Détection de la température interne dans les smartphones
• Réduction du courant d'appel dans les circuits des alimentations à découpages
• Mesure de la température dans les thermomètres électroniques
• Contrôle de la température du moteur dans les véhicules
• Détection de la température dans les réfrigérateurs

7.1 Le thermostat d'un réfrigérateur

Le thermostat d’un réfrigérateur est un dispositif qui contrôle la température à l’intérieur d’un réfrigérateur en allumant et éteignant le compresseur. La détection de la température est la fonction de base du fonctionnement d’un thermostat de réfrigérateur. Cette action est effectuée par un capteur ou une sonde de température qui exploite les Thermistances. Figure.6.1.

Figure7.1 les équipements électroménager utilise les thermistances.

7.2 Système de refroidissement

Dans le secteur automobile, elles jouent un rôle très important dans les systèmes de refroidissement est la surveillance de la température des moteurs. Le circuit de refroidissement est un élément indispensable au bon fonctionnement d’un moteur. Sa fonction principale est d’assurer la montée en température rapide du moteur et de maintenir une température de fonctionnement ainsi qu’une pression constante pour éviter toute surchauffe moteur. On utilise une Thermistance qui mesure la température du moteur. Figure.6.2.

Figure.7.2.Système de refroidissement d'un moteur thermique.

7.3 Les thermistances dans les équipements médicaux

La mesure de la température corporelle est utilisée dans le secteur médical depuis  plusieurs décennies. Les équipements médicaux utilisent les thermistances qui sont reconnu pour leurs fiabilité, leurs sensibilités au changement élevée aux variations de température, ce qui permet une détection précise pouvant surveiller ainsi efficacement la température corporelle des patients. Figure.7.3.

Figure.7.3. Un thermomètre médical.

8. Avantages et inconvénients des Thermistances

Un des principaux avantages des thermistances est leur sensibilité élevée aux variations de température, ce qui permet une détection précise même pour de petits changements. De plus, leur petite taille et leur faible coût les rendent idéales pour une intégration dans divers appareils et systèmes. Cependant, les thermistances ont aussi des limitations. Leur plage de température est relativement limitée comparée à d’autres capteurs comme les thermocouples, et elles peuvent être sujettes à des erreurs en raison de l’autoproduction de chaleur lorsqu’un courant les traverse.

9. Tester une thermistance

Les thermistances se contrôlent avec un multimètre sur la position ohmmètre, relier les bornes du multimètre aux fils de la thermistance aucun sens de branchement pour effectuer ce test. L’astuce consistera à chauffez la thermistance avec une station de soudage à air chaud ou éventuellement un sèche-cheveux. Celle-ci donnera la valeur de la température, en fonction de la caractéristique de la courbe représenter ci-dessous. N’oublier pas de noter la valeur indiquer sur le multimètre lorsque vous appliquerez la chaleur.

Figure 9. Apparence de la courbe de la résistance R de la thermistance.

Une thermistance (CTP) à coefficient de température positif en bonne état affichera une augmentation régulière de la lecture de la résistance du multimètre. Alors que la thermistance (CTN) à coefficient de température négatif fonctionnant correctement affichera une diminution régulière de la lecture de la résistance de l’appareil de mesure.

Lorsqu’une thermistance est défectueuse le multimètre affichera une valeur fixe qui ne changera pas, ou il indiquera une valeur à zéro ou à l'infini. Cela supposera que le composant ne remplit plus ses fonctions et devra donc être remplacée.  

Conclusion