NTC bead.jpg Heißleiter oder NTC-Widerstände (engl. Negative Temperature Coefficient) sind stromleitende Materialien, die bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als bei tiefen, das heißt, mit steigender Temperatur sinkt ihr elektrischer Widerstand. Anders gesagt: sie haben einen negativen Temperaturkoeffizienten. Davon leitet sich auch ihr zweiter Name NTC ab. Das Gegenteil von Heißleitern sind Kaltleiter (PTC-Widerstände), die bei geringer Temperatur besser leiten und einen positiven Temperaturkoeffizienten haben.

Heißleiter bestehen aus polykristallinen Halbleitern sinterfähiger Metalloxide. Der Widerstand lässt sich durch Mischverhältnis verschiedener Metalloxide in weitem Bereich einstellen.

Es gilt näherungsweise:

$R\_\backslash mathrm\{H\}\; =\; R\_\backslash mathrm\{N\}\; \backslash cdot\; \backslash mathrm\{e\}^\{b(\{1\; \backslash over\; T\}\; -\; \{1\; \backslash over\; T\_\backslash mathrm\{N\}\})\}\; \backslash quad\; \backslash Leftrightarrow\; \backslash quad\; T\; =\; \{b\; \backslash cdot\; T\_\backslash mathrm\{N\}\; \backslash over\; b\; +\; \backslash mathrm\{ln\}\; \backslash left(\; \backslash frac\{R\_\backslash mathrm\{H\}\}\{R\_\backslash mathrm\{N\}\}\; \backslash right)\; \backslash cdot\; T\_\backslash mathrm\{N\}\; \}$

$b\; =\; \{E\_\backslash mathrm\{A\}\; \backslash over\; k\_\backslash mathrm\{B\}\}\; \backslash quad*=1\backslash mathrm\{K\}$(Kelvin)

Die einzelnen Formelzeichen stehen für folgende Größen:

• R_H - Widerstand in $\backslash Omega$ bei der Temperatur T
• R_N - Nennwiderstand in $\backslash Omega$ bei Nenntemperatur T_N
• T - Betriebstemperatur in K
• T_N - Nenntemperatur in K
• E_A - Aktivierungsenergie
• k_B - Boltzmannkonstante

Das Temperatur-Widerstandsverhalten eines NTC lässt sich auch durch die Steinhart-Hart-Gleichung beschreiben:

$1/T\; =\; a\; +\; b\; \backslash cdot\; \backslash ln\; R\; +\; c\; (\backslash ln\; R)^3$

Anwendungen

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heissleiter2.jpg Heißleiter werden beispielsweise zur Begrenzung von Einschaltströmen angewandt. Ein Heißleiter in der Zuleitung eines elektrischen Geräts ist vor dem Einschalten kalt, leitet somit schlecht und verringert den Einschaltstrom. Nach dem Einschalten erwärmt sich der Widerstand durch den Stromfluss sehr schnell und verliert seinen hohen Anfangswiderstand.
Heißleiter zur Einschaltstrombegrenzung wurden bereits bei Geräten mit Elektronenröhren im Heizkreis bei Serienheizung eingesetzt, um die Heizfäden der Röhren und ggf. den Eisen-Wasserstoff-Widerstand beim Einschalten vor dem Durchbrennen zu schützen. Es waren sog. URDOX-Widerstände (Heißleiter aus Urandioxid, siehe rechts im Bild).
In Schaltnetzteilen (auch in Computernetzteilen) werden Heißleiter zur Einschaltstrombegrenzung eingesetzt, um das Auslösen der Sicherung beim Laden der darin befindlichen großen Kondensatoren zu verhindern.
Heißleiter können auch als Temperatursensoren in Widerstandsthermometern oder zur Temperaturkompensation elektronischer Schaltungen eingesetzt werden.

Weblinks

• Heissleiter-Anwendung 1: Einschaltstrombegrenzung für Netzteile mit mittelgroßen Ringkerntrafos
• Heissleiter-Anwendung 2: Einschaltstrombegrenzung für Netzteile mit mittelgroßen Ringkerntrafos, ohne Trafo-Sekundärspannung u.a. für medizinische Anwendung
• muRata Hersteller passiver Bauelemente, unter anderem: NTC und PTC

Passives Bauelement | Temperaturmessung