Der Widerstandswert von Kaltleitern nimmt bei steigender Temperatur zu. Werkstoffe, deren Widerstand sich bei zunehmender Temperatur erhöht, besitzen einen positive Temperaturkoeffizienten und werden als PTC-Widerstände bezeichnet.
Positive Temperature Coefficient (engl.): positiven Temperaturbeiwert
Alle Metalle besitzen einen positiven Temperaturkoeffizienten.
Schaltzeichen:
Der Widerstandswert von Heißleitern nimmt mit steigender Temperatur ab. Werkstoffe, deren Widerstand sich bei zunehmender Temperatur verringert, besitzen einen negativen Temperaturkoeffizienten.
Alle Halbleiter und Kohlenstoff besitzen einen negativen Temperaturkoeffizienten.Schaltzeichen:
Der Temperaturkoeffizient gibt die Widerstandsänderung eines Werkstoffes mit einem Widerstandswert von einem Ohm bei einer Temperaturänderung von 1 Kelvin an.
Formelzeichen: α
[α] = Ω / Ω*K = 1/K
Der Temperaturkoeffizient kann sowohl positiv als auch negativ sein.
Berechnung der Widerstandsänderung:
ΔR = R20 * α * Δv
ΔR: Widerstandsänderung
R20: Widerstand bei 20°C
Δv: TemperaturdifferenzΔv = v2 - v1
v2: Temperatur nach Erwärmung
v1: Ausgangstemperatur
Temperaturdifferenz bei Erwärmung:
Δv = v2 - 20°C
Zahlenwert positivTemperaturdifferenz bei Abkühlung:
Δv = v2 - 20°C
Zahlenwert negativ
PTC-Widerstand
α > 0
bei Erwärmung: ΔR > 0
bei Abkühlung: ΔR < 0NTC-Widerstand
α < 0
bei Erwärmung: ΔR < 0
bei Abkühlung: ΔR > 0
Die Widerstandsänderung bei temperaturabhängigen Widerständen erfolgt in der Regel nicht linear, doch ergeben diese Gleichungen bei Metallen im Bereich von -50°C bis 200°C hinreichend genaue Ergebnisse.
Hierbei unterscheidet man zwischen Eigenerwärmung und Fremderwärmung. Unter Eigenerwärmung versteht man die Erwärmung des Widerstandes auf Grund des durchfließenden Stroms.
Mit Fremderwärmung bezeichnet man die Beeinflussung des Widerstandes durch die Veränderung der Umgebungstemperatur. Hierbei ist auch eine Abkühlung möglich.
Durch eine geringe Stromstärke durch den Widerstand kann der Einfluss der Eigenerwärmung vernachlässigbar klein gehalten werden.