Voir la source de Thermistance

{{à sourcer|date=mai 2019}}
{{confusion|thermorésistance}}
Une '''thermistance''' est un [[composant électronique]] dont la [[résistance (électricité)|résistance électrique]] varie en fonction de la [[température]]. C'est l'un des principaux capteurs de température utilisés en [[Électronique (technique)|électronique]].

== Thermorésistance, thermistance, capteurs au silicium ==
Couramment, on différencie thermo-résistance et thermistance comme suit.
; Thermo-résistances : Caractérisée par une augmentation régulière de la [[résistivité]] de certains métaux (argent, cuivre, nickel, or, [[Thermomètre à résistance de platine|platine]], tungstène, titane) avec l'augmentation de la température<ref>[https://e-formation.uha.fr/pluginfile.php/64221/mod_resource/content/0/capteurs_de_temperature.pdf page 2 : 23) Thermo-résistances] {{pdf}}, [[université de Haute-Alsace]] (consulté le 3 mai 2020).</ref>.
; Thermistances : Caractérisée par une variation (plus importante) de la résistance d'autres matières (oxydes métalliques, composites) en fonction de la température, cette variation pouvant être assez irrégulière ou soudaine, dans un domaine étroit de température<ref>[https://e-formation.uha.fr/pluginfile.php/64221/mod_resource/content/0/capteurs_de_temperature.pdf Page 3 : 232) Thermistances] {{pdf}}, [[université de Haute-Alsace]] (consulté le 3 mai 2020).</ref>.
; Capteurs de température au [[silicium]] : La plupart reposent sur la dépendance de la tension d'une jonction [[diode]] en fonction de la température plutôt que de la résistance proprement dite<ref>[https://e-formation.uha.fr/pluginfile.php/64221/mod_resource/content/0/capteurs_de_temperature.pdf page 5 : Thermocouple] {{pdf}}, [[université de Haute-Alsace]] (consulté le 3 mai 2020).</ref>.
Suivant le niveau de [[Dopage (semi-conducteur)|dopage]], les résistances à base de matériaux [[semi-conducteur]]s peuvent avoir un coefficient en température négatif (dopage faible) ou positif (dopage élevé).

== Principales caractéristiques ==
Les principales caractéristiques de ces capteurs sont : précision, non-linéarité, valeur nominale pour une température donnée (à {{tmp|25|°C}}), [[Temps de réponse (électronique)|temps de réponse]] (en millisecondes ou secondes), sensibilité ou coefficient de température (variation de la résistance en fonction de la température), étendue ou gamme de mesure (températures minimum et maximum d’utilisation), durée de vie, stabilité (variation des différents paramètres dans le temps), faible encombrement, coût, puissance.

== Classification ==
On distingue deux types de thermistances : les CTN et les CTP, auxquelles s'ajoutent les CCTPN.

[[Image:CTN_CTP.png|cadre|centré|Caractéristiques typiques d'une CTN et d'une CTP.]]

=== CTN ===
[[Image:NTC_bead.jpg|vignette|CTN]]
Les CTN (coefficient de température négatif, en anglais NTC, ''{{langue|en|negative temperature coefficient}}'') sont des thermistances dont la résistance diminue, de façon relativement uniforme, quand la température augmente, et ''vice versa''.

Lorsque l'[[effet Joule]] (échauffement dû au passage du courant) est négligeable, on peut exprimer une relation entre la [[résistance (électricité)|résistance]] de la CTN et sa [[température]] par la [[relation de Steinhart-Hart]]<ref group=N>{{où|Lire l'article pour plus de détails sur la manipulation de cette relation|ne peut-on pas être plus précis?|date=mai 2019}}.</ref> :

:<math>{1 \over {T}} = A + B \ln(R_T) + C (\ln(R_T))^3 \,</math>

Cette formule, valable à toutes les températures, peut être simplifiée sur une plage limitée de températures. La formule devient :
:<math>{{R_T} \over {R_0}}=\exp\left(\beta\times\left({1 \over {T}} - {1 \over {T_0}}\right)\right) \,</math>

Et, pour plus de précision, entre deux températures proches d'une valeur donnée (<math>T_n < T < T_{n+1}</math>) :
:<math>{{R_T} \over {R_n}}=\exp\left(\frac{\alpha_n}{100}\cdot(T_n)^2 \cdot\left( \frac{1}{T} - \frac{1}{T_n}\right)\right)\,</math><Ref>{{en}} [http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sections/ProductCatalog/NonlinearResistors/NTCThermistors/PDF/PDF__Standardized,property=Data__en.pdf;/PDF_Standardized.pdf EPCOS - caractérisation des R/T des CTN]{{pdf}}</Ref>

Dans ces équations :
* <math>R_T</math> est la résistance (en [[ohm (unité)|ohms]]) du capteur à la température <math>T</math> cherchée (en [[kelvin]]s) ;
* <math>T_n</math> est une température où la résistance <math>R_n</math> est déjà connue ;
* <math>R_0</math> est la résistance annoncée à une température de référence <math>T_0</math> (souvent {{tmp|25|°C}}) ;
* A, B et C sont les [[Relation de Steinhart-Hart|coefficients de Steinhart–Hart]] (donnés par le constructeur ou obtenus expérimentalement avec trois mesures de référence) qui sont des constantes caractéristiques du composant valides à toute température ;
* <math>\alpha_n</math> (en %/K) et <math>\beta</math> (en [[kelvin]]s) sont des coefficients considérés constants par approximation dont l'usage est limité à certaines températures.
* près de Tn, on a : <math>\alpha_n  = {1\over {R_n}}\times{{{\mathrm d}R}\over{{\mathrm d}T}} = {A + B \ln R_n + C (\ln R_n)^3 \over B+3.C.(\ln R_n)^2} = {1  \over T.(B+3.C.(\ln R_n)^2)} </math> (multiplier par 100 pour obtenir des pourcents par degré Celsius) ;
* utilisable sur une gamme [T1;T2] <math>\beta = {{T_1.T_2}\over{T_2-T_1}}\times \ln\left({{R_1}\over{R_2}}\right)</math>.

{{démonstration/début|''paramètres''}}
On considère une gamme limitée [T1;T2] de températures. Alors, d'après la relation de Steinhart-Hart simplifiée, on a :

<math>{{R_2} \over {R_1}}=\exp\left(\beta\times\left({1 \over {T_2}} - {1 \over {T_1}}\right)\right) \,</math>

<math> \Leftrightarrow \ln\left({{R_2} \over {R_1}}\right)=\beta\times\left({{T_1 - T_2} \over {T_2.T_1}}\right) \,</math>

<math> \Leftrightarrow \beta={{T_2.T_1} \over {T_1 - T_2}}\times\ln\left({{R_2} \over {R_1}}\right) \,</math>

D'où : <math> \beta={{T_2.T_1} \over {T_2 - T_1}}\times\ln\left({{R_1} \over {R_2}}\right) \,</math>

{{démonstration/fin}}

Les CTN sont fabriquées à base d'oxydes de [[Métal de transition|métaux de transition]] (manganèse, cobalt, cuivre et nickel). Ces oxydes sont [[semi-conducteur]]s.

Les CTN peuvent être utilisées dans une large plage de températures, de {{unité|-200 à +1000|°C}}, et sont disponibles en différentes versions : perles de verre, disques, barreaux, pastilles, rondelles, puces{{etc.}} Les résistances nominales vont de quelques [[ohm (unité)|ohms]] à une centaine de kiloohms. Le temps de réponse dépend du volume de matériau utilisé.

Les CTN sont utilisées pour les mesures et le contrôle de la température, la limitation d'impulsions transitoires, la mesure de flux de liquides.

=== CTP ===
[[Image:Photo-Polyswitch.jpg|vignette|Fusible CTP.]]
Les CTP (coefficient de température positif, en anglais PTC, ''{{lang|en|Positive Temperature Coefficient}}'') sont des thermistances dont la résistance augmente avec la température. {{refnec|On distingue les thermo-résistances|date=mai 2019}} (augmentation continue et régulière de la résistance avec la température, voir ci-dessus) des CTP dont la valeur augmente fortement avec la température dans une plage de température limitée (typiquement entre 0 et {{tmp|100|°C}}).

Pour ces dernières, il y a deux types principaux :
* CTP fabriquées à base de [[titanate de baryum]]. Leur valeur augmente brutalement dans un domaine étroit de température, puis diminue progressivement au-delà de cette zone. Elles sont comme les ''CTN'', disponibles en différentes variantes et valeurs, et sont plutôt utilisées comme capteurs ;
* CTP polymère-carbone. Leur valeur augmente aussi brutalement dans un domaine de température étroit, mais sans diminution au-delà. Elles sont principalement utilisées comme [[Fusible réarmable PTC|fusibles réarmables]].

Les CTP peuvent être utilisées comme :
* détecteur de température, pour protéger des composants ([[moteur]]s, [[transformateur]]s) contre une élévation excessive de la température ;
* protection contre des surintensités<ref group=N>voir [[Fusible réarmable PTC]].</ref> ;
* détecteur de niveau de liquide : {{pourquoi|traversée par un courant électrique, la thermistance dissipe de la chaleur par effet joule. Les échanges thermiques étant plus important dans un liquide que dans l'air, la température de la CTP et donc sa résistance, sera différente lorsque le capteur est dans l'air ou plongé dans un liquide.|et si les deux sont à la mème température?|date=mai 2019}}

== Symbole ==
Le symbole est une variante de celui d’une résistance.
[[Image:Symboles.png|centré|alt=Représentation schématique d'une thermistance.]]


== Notes et références ==
=== Notes ===
{{Références|groupe=N|taille=40}}

=== Références ===
{{Références|taille=40}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets | commons = Category:Thermistors}}

=== Articles connexes ===
* [[Fusible réarmable PTC]]
* [[Résistance (composant)]]
* [[Thermomètre]]
* [[Titanate de baryum]]

{{Palette|Capteur|Instruments de mesure}}

{{Portail|électricité et électronique}}

[[Catégorie:Thermométrie]]
[[Catégorie:Composant passif]]