เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor) คือสารกึ่งตัวนำประเภทหนึ่งที่ทำปฏิกิริยาเหมือนตัวต้านทานที่ไวต่ออุณหภูมิ ซึ่งมีความต้านทานแปรผันตามอุณหภูมิอย่างมาก ค่าที่วัดได้ของความต้านทานไฟฟ้าแปรผันโดยสัมพันธ์กับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมที่เทอร์มิสเตอร์นั้นตั้งอยู่
คำว่า “เทอร์มิสเตอร์” เป็นคำผสมของ “ความร้อน” และ “ตัวต้านทาน” เทอร์มิสเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเซ็นเซอร์อุณหภูมิและในวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้ความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
เหตุผลที่เทอร์มิสเตอร์ยังคงได้รับความนิยมในการวัดอุณหภูมิคือ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่สูงขึ้นต่อระดับอุณหภูมิทำให้มีความละเอียดมากขึ้น – ระดับความสามารถในการทำซ้ำและความเสถียรสูง (±0.1)
ส่วนประกอบ
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์และความต้านทานนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ประกอบเทอร์มิสเตอร์เป็นอย่างมาก โดยทั่วไปผู้ผลิตเทอร์มิสเตอร์จะกำหนดคุณสมบัตินี้ด้วยความแม่นยำสูง เนื่องจากนี่คือคุณลักษณะหลักที่ผู้ซื้อเทอร์มิสเตอร์สนใจ
เทอร์มิสเตอร์ประกอบด้วยออกไซด์ของโลหะ สารยึดเกาะ และสารเพิ่มความคงตัวที่กดลงในแผ่นเวเฟอร์ จากนั้นจึงตัดให้ได้ขนาดชิป ทิ้งไว้ในรูปแบบแผ่นดิสก์ หรือทำให้เป็นรูปทรงอื่นๆ
ประเภทของเทอร์มิสเตอร์
1. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC)
เทอร์มิสเตอร์ ชนิดนี้มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (Negative Temperature Coefficients เขียนย่อเป็น NTC) โดยอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจะทำให้ความต้านทานลดลง ความสัมพันธ์แบบแปรผกผันนี้ทำให้เทอร์มิสเตอร์ NTC เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการวัดและการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ
การใช้งานทั่วไปนิยมใช้ในเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิทัล เซ็นเซอร์อุณหภูมิยานยนต์ ชุดแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ และระบบควบคุมอุณหภูมิ
2. เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC)
เทอร์มิสเตอร์ชนิดนี้มีความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ (Positive Temperature Coefficients เขียนย่อเป็น PTC) โดยที่ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความสัมพันธ์โดยตรงนี้เป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการกลไกป้องกันความผิดพลาด
การใช้งานทั่วไปนิยมใช้ในอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน องค์ประกอบความร้อนแบบควบคุมตัวเอง และวงจรลดสนามแม่เหล็กในจอภาพ CRT
คุณสมบัติสำคัญของเทอร์มิสเตอร์
ความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมาก ทำให้เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำ เวลาตอบสนองมีเวลาตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิค่อนข้างเร็ว และไม่เป็นเชิงเส้นความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทาน-อุณหภูมิโดยทั่วไปไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งสามารถนำมาพิจารณาในการออกแบบวงจรได้
ช่วงอุณหภูมิ ความแม่นยำ และความเสถียร
เทอร์มิสเตอร์มีความแม่นยำสูง (ตั้งแต่ ± 0.05°C ถึง ± 1.5°C) แต่เฉพาะในช่วงอุณหภูมิที่จำกัด ซึ่งอยู่ภายในประมาณ 50°C ช่วงอุณหภูมิในการทำงานของเทอร์มิสเตอร์ส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 0°C ถึง 100°C
เทอร์มิสเตอร์คลาส A ให้ความแม่นยำสูงสุด ในขณะที่เทอร์มิสเตอร์คลาส B สามารถใช้ในสถานการณ์ที่มีความจำเป็นในการวัดที่แม่นยำน้อยลง เมื่อกระบวนการผลิตเสร็จสมบูรณ์ เทอร์มิสเตอร์จะมีความเสถียรทางเคมี และความถูกต้องแม่นยำจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอายุ
การใช้งานทั่วไปสำหรับเทอร์มิสเตอร์
เทอร์มิสเตอร์มักถูกเลือกสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญด้านความทนทาน ความน่าเชื่อถือ และความเสถียร เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีสภาวะที่รุนแรงหรือมีสัญญาณรบกวนทางอิเล็กทรอนิกส์ มีจำหน่ายในรูปทรงต่างๆ
รูปร่างที่เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับว่าเทอร์มิสเตอร์จะติดตั้งบนพื้นผิวหรือฝังอยู่ในระบบ และขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุที่จะวัด
เทอร์มิสเตอร์ถูกนำมาใช้ในการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมที่หลากหลายเพื่อวัดอุณหภูมิของพื้นผิว ของเหลว และก๊าซโดยรอบ เมื่อหุ้มไว้ในโพรบป้องกันที่สามารถฆ่าเชื้อได้อย่างน่าเชื่อถือ พวกมันจะถูกใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ และในการวิจัยและพัฒนา
