Das Fotonexus-Wiki befindet sich im Testbetrieb.

Aus Fotonexus.

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:

Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): R_\mathrm{H} = R_\mathrm{N} \cdot \mathrm{e}^{b\left({1 \over T} - {1 \over T_\mathrm{N}}\right)} \quad \Leftrightarrow \quad T = {b \cdot T_\mathrm{N} \over b + \mathrm{ln} \left( \frac{R_\mathrm{H}}{R_\mathrm{N}} \right) \cdot T_\mathrm{N} }

Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): b = {E_\mathrm{A} \over k_\mathrm{B}} \quad [b]=1\mathrm{K}

(Kelvin)

Die einzelnen Formelzeichen stehen für folgende Größen:

• R_H - Widerstand in Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \Omega

bei der Temperatur T

• R_N - Nennwiderstand in Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): \Omega

bei Nenntemperatur TN

• 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:

Parser-Fehler (Das temporäre Verzeichnis für mathematische Formeln kann nicht angelegt oder beschrieben werden.): 1/T = a + b \cdot \ln R + c (\ln R)^3

Anwendungen

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.
Bei vielen in Serie geschalteten Lämpchen (Christbaumbeleuchtung) liegt parallel zu jedem Lämpchen ein Heißleiter. Normalerweise fließt so wenig Strom durch diesen Heißleiter, dass er kalt bleibt. Falls aber ein Lämpchen durchbrennt, fließt erheblich mehr Strom durch den Heißleiter, dieser erwärmt sich und verringert seinen Widerstand. Deshalb sinkt die Spannung am Heißleiter so weit, dass die anderen Lämpchen fast normal leuchten. Damit wird vermieden, dass bei der Serienschaltung alle Lämpchen stromlos werden, wenn eines davon durchbrennt.
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.

Siehe auch

• Elektrischer Widerstand
• Thermistor
• Kaltleiter

Weblinks

• Elektronik-Kompendium: Heißleiter
• 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