NTC-Widerstand: Wichtiges Bauteil für die Heizungssteuerung

Was ist ein Heißleiter?

Bei einem Heißleiter handelt es sich um einen Widerstand, der in elektronischen Bauteilen eingesetzt wird. Er wird auch als Thermistor oder NTC-Widerstand bezeichnet. Das Kürzel NTC steht für „negative temperature coefficient“ und bezeichnet eine wichtige Eigenschaft von Heißleitern: Sie können Strom mit steigender Temperatur besser leiten, da sie einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen.

Heißleiter bestehen aus Kristallbindungen. Je wärmer die Temperatur im Heißleiter wird, desto mehr Elektronen lösen sich aus den Kristallbindungen und je mehr Strom kann fließen.

Das Gegenstück zu einem Heißleiter ist der Kaltleiter (PTC-Widerstand). Er verhält sich genau entgegengesetzt zum Heißleiter.

Woraus besteht ein NTC-Widerstand?

NTC-Widerstände werden aus unterschiedlichen Halbleitern hergestellt. Dabei handelt es sich um Werkstoffe, die elektrisch leitfähig sind. Aufgrund ihrer Leitfähigkeit lassen sie sich aber weder zu den Nichtleitern noch den Leitern zuordnen.

Um einen Heißleiter herzustellen, werden oxidierte Bestandteile von Eisen, Kobalt, Kupfer, Nickel, Mangan oder Titan gepresst oder unter hohem Druck geschmolzen (=gesintert). Mithilfe von Bindemitteln werden die Metalloxide zusammengefügt.

Eigenschaften von Heißleitern

Abhängig von der Zusammensetzung des jeweiligen Heißleiters und den Bestandteilen der einzelnen Metalloxide weisen Heißleiter unterschiedliche Leistungen auf. Alle NTC-Widerstände erfüllen jedoch zwei wichtige Kriterien:

• bei sinkender Temperatur steigt der Widerstand und der Stromfluss reduziert sich
• bei steigender Temperatur sinkt der Widerstand und der Stromfluss steigt

Abhängig vom gewünschten Einsatzzweck der Heißleiter wird die Widerstandskraft durch das Mischungsverhältnis der Metalloxide bestimmt. Manchmal wird z.B. ein kurze Widerstandskurve benötigt und in einem anderen Fall soll der Widerstand nur langsam zunehmen.

Um die Leistung von Thermistoren zu bestimmen, wird zunächst der Widerstand im kalten Zustand gemessen Der Widerstand wird in Ohm angegeben und kann bei bis zu 10 Megaohm liegen.

Anschließend werden die Heißleiter entsprechend gekennzeichnet. Dabei wird angegeben, welchen Widerstand der Heißleiter bei einer bestimmten Temperatur hat. Angegeben wird der Widerstand in der Regel als Nennwiderstand, der bei einer Temperatur von 25°C ermittelt wird. Steht auf einem Thermistor R25 = 20k, hat er bei 25°C einen Widerstand von 20 Kiloohm.

Weitere Kennzahlen für Heißleiter sind:

• maximale Betriebstemperatur: Bis zu welcher Temperatur kann der Heißleiter eingesetzt werden?
• maximale Leistungsaufnahme: Wie viel Strom kann durch den Heißleiter maximal fließen?
• Dissipationsfaktor: Wie viel Wärme ist notwendig, damit sich der Heißleiter um ein Grad Celsius erwärmt?
• Steigung innerhalb eines Graphen (Slope-Line): Wie verändert sich der Widerstand zwischen zwei Temperaturpunkten?

Wo werden Heißleiter in der Praxis eingesetzt?

Thermistoren halten große Temperaturbereiche von -80 bis zu +250°C aus. Deshalb können die Bauteile in vielen verschiedenen elektronischen Komponenten eingesetzt werden.

• Heizungsbau: Hier kommen NTC-Widerstände vor allem als Temperaturfühler zum Einsatz. Sie sind damit Teil der Heizungssteuerung und können z.B. die Raumtemperatur messen und das Heizsystem entsprechend zum Steigern oder Drosseln der Heizleistung auffordern.
• Motorenbau: In diesem Bereich dienen Heißleiter zur Temperaturmessung im Motorraum.
• Elektronische Bauteile: Der NTC-Widerstand kann auch als Schutzfunktion verwendet werden, um Einschaltströme zu begrenzen. Einschaltstrom ist elektrischer Strom, der fließt, sobald ein Gerät eingeschaltet wird. NTC-Widerstände kommen z.B. bei Ladegeräten oder Elektromotoren zum Einsatz, da beim Einschalten der Geräte zu Beginn meist sehr hohe Strommassen fließen, die das Gerät beschädigen können oder Sicherungen zu stark beanspruchen.

Fazit: Keine Regeltechnik in der Heizung ohne Heißleiter

Heißleiter sind sehr kleine, aber wichtige Komponenten in Ihrer Heizungsanlage. Funktioniert der NTC-Widerstand nicht, kann die Heizung nicht mehr richtig arbeiten. Ein Fachbetrieb kann prüfen, ob z.B. ein Defekt an der Heizungsanlage auf einen Schaden am Widerstand zurückzuführen ist. Das Bauteil wird dann ausgetauscht.