เทอร์มิสเตอร์

เทอร์มิสเตอร์ชนิดค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) แบบลูกปัด หุ้มด้วยสายไฟ
ประเภทส่วนประกอบ	พาสซีฟ
หลักการ ทำงาน	ความต้านทานไฟฟ้า
สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์
สัญลักษณ์เทอร์มิสเตอร์หรือวาริสเตอร์[ 1 ]

เทอร์มิสเตอร์ เป็น ตัวต้านทานชนิดเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทานเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอุณหภูมิ คำว่าเทอร์มิสเตอร์มาจากการรวม คำว่าเทอร์มอ ล(thermal)และตัวต้านทาน (resistor ) ความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิทำให้สามารถนำอุปกรณ์เหล่านี้มาใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ หรือควบคุมกระแสไฟฟ้าตามอุณหภูมิได้ เทอร์มิสเตอร์บางชนิดมีความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ในขณะที่บางชนิดมีความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถใช้จำกัดกระแสไฟฟ้าในวงจรเย็น เช่น การป้องกันกระแสไฟกระชาก หรือจำกัดกระแสไฟฟ้าในวงจรร้อน เช่น การป้องกันการเกิดความร้อนสูงเกินควบคุม

เทอร์มิสเตอร์ถูกจัดประเภทตามแบบจำลองการนำไฟฟ้า เทอร์มิสเตอร์ที่ มีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) จะมี ความต้านทาน น้อยลงที่อุณหภูมิสูงขึ้น ในขณะที่เทอร์มิสเตอร์ ที่มีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวก (PTC) จะมี ความต้านทาน มากขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น^{[ 2 ]}

เทอร์มิสเตอร์ NTC นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะ ตัวจำกัด กระแสไฟกระชากและเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ในขณะที่เทอร์มิสเตอร์ PTC ใช้เป็น ตัวป้องกัน กระแสเกินแบบ รีเซ็ตตัวเอง และองค์ประกอบความร้อนแบบควบคุมตัวเองช่วงอุณหภูมิการทำงานของเทอร์มิสเตอร์ขึ้นอยู่กับวัสดุและโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง −100 ถึง 300 °C (−148 ถึง 572 °F)

เทอร์มิสเตอร์สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทตามวัสดุที่ใช้:

• เท อร์มิสเตอร์ NTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ) นั้น ความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยปกติแล้วเป็นเพราะอิเล็กตรอนถูกผลักขึ้นจากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบนำไฟฟ้าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์ NTC มักใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ หรือต่ออนุกรมกับวงจรเพื่อจำกัดกระแสไฟกระชาก
• เท อร์มิสเตอร์ PTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก) จะมีค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยปกติแล้วเป็นเพราะการสั่นสะเทือนของโครงสร้างผลึกเนื่องจากความร้อนเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากสิ่งเจือปนและความไม่สมบูรณ์ เทอร์มิสเตอร์ PTC มักติดตั้งแบบอนุกรมในวงจร และใช้เพื่อป้องกันกระแสเกิน เช่นเดียวกับฟิวส์แบบรีเซ็ตได้

โดยทั่วไปเทอร์มิสเตอร์ผลิตโดยใช้ผงโลหะออกไซด์^{[ 3 ]}ด้วยสูตรและเทคนิคที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา ณ ปี 2020 เทอร์มิสเตอร์ NTC สามารถให้ความแม่นยำในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง เช่น ±0.1 °C หรือ ±0.2 °C ตั้งแต่ 0 °C ถึง 70 °C พร้อมความเสถียรในระยะยาวที่ดีเยี่ยม องค์ประกอบเทอร์มิสเตอร์ NTC มีหลายรูปแบบ^{[ 4 ]}เช่น แบบหุ้มด้วยแก้วที่มีแกนนำ (ไดโอด DO-35, DO-34 และ DO-41) ชิปเคลือบแก้ว เคลือบอีพ็อกซีพร้อมสายไฟเปลือยหรือหุ้มฉนวน และแบบติดตั้งบนพื้นผิว รวมถึงแบบฟิล์มบาง ช่วงอุณหภูมิการทำงานทั่วไปของเทอร์มิสเตอร์คือ −55 °C ถึง +150 °C แม้ว่าเทอร์มิสเตอร์ตัวเรือนแก้วบางชนิดจะมีอุณหภูมิการทำงานสูงสุดถึง +300 °C ก็ตาม

เทอร์มิสเตอร์แตกต่างจากตัวตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD) ตรงที่วัสดุที่ใช้ในเทอร์มิสเตอร์โดยทั่วไปจะเป็นเซรามิกหรือพอลิเมอร์ ในขณะที่ RTD ใช้โลหะบริสุทธิ์ การตอบสนองต่ออุณหภูมิก็แตกต่างกันเช่นกัน RTD มีประโยชน์ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่า ในขณะที่เทอร์มิสเตอร์โดยทั่วไปจะมีความแม่นยำสูงกว่าในช่วงอุณหภูมิที่จำกัด โดยทั่วไปคือ −90 °C ถึง 130 °C ^{[ 5 ]}

โดยสมมติในเบื้องต้นว่าความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิเป็นแบบเชิงเส้นดังนั้น

${\displaystyle \Delta R=k\,\Delta T,}$

ที่ไหน

${\displaystyle \Delta R}$การเปลี่ยนแปลงความต้านทาน

${\displaystyle \Delta T}$การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

${\displaystyle k}$สัมประสิทธิ์อุณหภูมิอันดับแรก ของความ ต้านทาน

ค่าที่ได้ อาจเป็นบวกหรือลบ ขึ้น อยู่กับชนิดของเทอร์มิสเตอร์นั้นๆ${\displaystyle k}$

ถ้า ค่า ΔE เป็นบวกความต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น และอุปกรณ์นั้นเรียกว่า เทอร์มิสเตอร์แบบสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก ( PTC ) หรือโพซิสเตอร์ เทอร์มิสเตอร์ PTC มีสองประเภท คือ เทอร์มิสเตอร์แบบสวิตช์ชิ่งและซิลิสเตอร์ถ้าค่า ΔE เป็นลบ ความต้านทานจะลดลงตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น และอุปกรณ์นั้นเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์แบบสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ ( NTC ) ตัวต้านทานที่ไม่ใช่เทอร์มิสเตอร์ถูกออกแบบให้มีค่า ΔE ใกล้เคียงกับ 0 มากที่สุด เพื่อให้ความต้านทานคงที่เกือบตลอดช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ${\displaystyle k}$${\displaystyle k}$${\displaystyle k}$

แทนที่จะใช้สัมประสิทธิ์อุณหภูมิkบางครั้ง จะใช้ สัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน ("alpha sub T") ซึ่งกำหนดไว้ดังนี้^{[ 6 ]}${\displaystyle \alpha _{T}}$

${\displaystyle \alpha _{T}={\frac {1}{R(T)}}{\frac {dR}{dT}}.}$

ค่าสัมประสิทธิ์ นี้ไม่ควรสับสนกับพารามิเตอร์ด้านล่าง ${\displaystyle \alpha _{T}}$${\displaystyle a}$

โดยทั่วไปเทอร์มิสเตอร์จะถูกสร้างขึ้นโดยใช้โลหะออกไซด์^{[ 7 ]}โดยทั่วไปจะอัดเป็นเม็ดกลม แผ่นดิสก์ หรือรูปทรงกระบอก แล้วห่อหุ้มด้วยวัสดุที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ เช่น อีพ็อกซีหรือแก้ว^{[ 8 ]}

เท อ_ร์มิสเตอร์ NTC ผลิตจากออกไซด์ของ โลหะ กลุ่มเหล็กเช่น โครเมียม ( CrO , Cr2O3 ), แมงกานีส (เช่นMnO ), โคบอลต์ ( CoO ), เหล็ก ( ออกไซด์ของเหล็ก⁾และนิกเกล ( _NiO , Ni2O3 ) [ ⁹ _] ^{[ 10 ]}ออกไซด์ เหล่า _{นี้ ก่อตัวเป็นตัวเซรามิกที่มีขั้วต่อที่ประกอบด้วยโลหะนำไฟฟ้า เช่น เงิน นิ} ^กเกล และดีบุก

เทอร์มิสเตอร์ PTC มักเตรียมจากแบเรียม (Ba) สตรอนเทียมหรือตะกั่วไททาเนต (เช่น_PbTiO3 ) ^{[ 9 ] [ 10 ]}

นอกจากนี้ ยังสามารถผลิตเทอร์มิสเตอร์ได้โดยการผสมอะคูสติกแบบเรโซแนนซ์ของออกไซด์ที่กล่าวถึงข้างต้น ตามด้วยกระบวนการเผาผนึก วิธีนี้ช่วยลดเวลาในการผลิตและสามารถกำจัดขั้นตอนการเผาผนึกได้อย่างสมบูรณ์^{[ 11 ]}

ในอุปกรณ์ใช้งานจริง แบบจำลองการประมาณเชิงเส้น (ข้างต้น) จะมีความแม่นยำเฉพาะในช่วงอุณหภูมิที่จำกัดเท่านั้น ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่านั้นฟังก์ชันถ่ายโอน ความต้านทาน-อุณหภูมิที่ซับซ้อนกว่า จะให้ลักษณะการทำงานที่แม่นยำกว่าสมการ Steinhart–Hartเป็นการประมาณอันดับที่สามที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย:

${\displaystyle {\frac {1}{T}}=a+b\ln R+c\,(\ln R)^{3},}$

โดยที่a , bและcเรียกว่าพารามิเตอร์ Steinhart–Hart และต้องระบุสำหรับแต่ละอุปกรณ์Tคืออุณหภูมิสัมบูรณ์และRคือความต้านทาน สมการนี้ไม่ถูกต้องตามมิติ เนื่องจากการเปลี่ยนหน่วยของ R ส่งผลให้สมการมีรูปแบบที่แตกต่างกัน โดยมีเทอม ในทางปฏิบัติ สมการนี้ให้ผลลัพธ์เชิงตัวเลขที่ดีสำหรับความต้านทานที่แสดงในหน่วย เช่นโอห์ม (Ω) หรือกิโลโอห์ม แต่สัมประสิทธิ์ a, b และ c ต้องระบุโดยอ้างอิงถึงหน่วยเฉพาะนั้น^{[ 12 ]} เพื่อให้ได้ความต้านทานเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ สมการลูกบาศก์ข้างต้นในสามารถแก้ได้ โดยรากจริงของสมการจะได้รับจาก ${\displaystyle (\ln R)^{2}}$${\displaystyle \ln R}$

${\displaystyle \ln R={\frac {b}{3c\,x^{1/3}}}-x^{1/3}}$

ที่ไหน

${\displaystyle {\begin{aligned}y&={\frac {1}{2c}}\left(a-{\frac {1}{T}}\right),\\x&=y+{\sqrt {\left({\frac {b}{3c}}\right)^{3}+y^{2}}}.\end{aligned}}}$

ข้อผิดพลาดในสมการ Steinhart–Hart โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 0.02 °C ในการวัดอุณหภูมิในช่วง 200 °C ^{[ 13 ]}ตัวอย่างเช่น ค่าทั่วไปสำหรับเทอร์มิสเตอร์ที่มีความต้านทาน 3 kΩ ที่อุณหภูมิห้อง (25 °C = 298.15 K, R ใน Ω) คือ:

${\displaystyle {\begin{aligned}a&=1.40\times 10^{-3},\\b&=2.37\times 10^{-4},\\c&=9.90\times 10^{-8}.\end{aligned}}}$

เทอร์มิสเตอร์ NTC สามารถระบุลักษณะเฉพาะได้ด้วย สมการพารามิเตอร์ B (หรือβ ) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือสมการ Steinhart–Hartที่มี, และ, ${\displaystyle a=1/T_{0}-(1/B)\ln R_{0}}$${\displaystyle b=1/B}$${\displaystyle c=0}$

${\displaystyle {\frac {1}{T}}={\frac {1}{T_{0}}}+{\frac {1}{B}}\ln {\frac {R}{R_{0}}},}$

โดยที่อุณหภูมิและ พารามิเตอร์ Bอยู่ในหน่วยเคลวินและR ₀คือความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ที่อุณหภูมิT ₀ (25 °C = 298.15 K) ^{[ 14 ]}การแก้หาRจะได้

${\displaystyle R=R_{0}e^{B\left({\frac {1}{T}}-{\frac {1}{T_{0}}}\right)}}$

หรืออีกทางเลือกหนึ่ง

${\displaystyle R=r_{\infty }e^{B/T},}$

ที่ไหน. ${\displaystyle r_{\infty }=R_{0}e^{-B/T_{0}}}$

ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ด้วยการปรับอุณหภูมิ:

${\displaystyle T={\frac {B}{\ln(R/r_{\infty })}}={\frac {T_{0}*B}{T_{0}*\ln(R/R_{0})+B}}.}$

สม การพารามิเตอร์ Bสามารถเขียนได้อีกแบบว่าซึ่งสามารถใช้แปลงฟังก์ชันความต้านทานเทียบกับอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ให้เป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของเทียบกับ ได้จากนั้นค่าความชันเฉลี่ยของฟังก์ชันนี้จะให้ค่าประมาณของพารามิเตอร์ B${\displaystyle \ln R=B/T+\ln r_{\infty }}$${\displaystyle \ln R}$${\displaystyle 1/T}$

เทอร์มิสเตอร์ NTC จำนวนมากทำจากแผ่นดิสก์อัด แท่ง แผ่น ลูกปัด หรือ ชิป หล่อของ วัสดุ กึ่งตัวนำเช่นโลหะออกไซด์เผาผนึกหลักการทำงานคือ การเพิ่มอุณหภูมิของสารกึ่งตัวนำจะเพิ่มจำนวนตัวนำประจุที่ ใช้งานได้ โดยการส่งเสริมให้พวกมันเข้าไปในแถบนำไฟฟ้ายิ่งมีตัวนำประจุมากเท่าใดวัสดุนั้นก็ยิ่งสามารถนำกระแส_{ได้ มากขึ้นเท่านั้น ในวัสดุบางชนิด เช่น เฟอร์ริกออกไซด์ ( Fe₂O₃} ) ที่มีการเติมไททาเนียม (Ti) จะ เกิด สารกึ่งตัวนำ ชนิด nและตัวนำประจุคืออิเล็กตรอนในวัสดุเช่น นิกเกลออกไซด์ (NiO) ที่มีการเติมลิเธียม (Li) จะเกิดสารกึ่งตัวนำชนิด p โดยที่ โฮลเป็นตัวนำประจุ^{[ 15 ]}

สิ่งนี้อธิบายไว้ในสูตรแล้ว

${\displaystyle I=n\cdot A\cdot v\cdot e,}$

ที่ไหน

${\displaystyle I}$= กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)

${\displaystyle n}$= ความหนาแน่นของตัวนำประจุ (จำนวน/ ^ตร.ม. )

${\displaystyle A}$= พื้นที่หน้าตัดของวัสดุ ( ^ตร.ม. )

${\displaystyle v}$= ความเร็วลอยตัวของอิเล็กตรอน (เมตร/วินาที)

${\displaystyle e}$= ประจุของอิเล็กตรอน ( คูลอมบ์)${\displaystyle e=1.602\times 10^{-19}}$

เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมาก จำเป็นต้องมีการปรับเทียบ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงน้อย หากใช้สารกึ่งตัวนำที่เหมาะสม ความต้านทานของวัสดุจะเป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับอุณหภูมิ มีเทอร์มิสเตอร์สารกึ่งตัวนำหลายชนิดที่มีช่วงตั้งแต่ประมาณ 0.01  เคลวินถึง 2,000 เคลวิน (−273.14 °C ถึง 1,700 °C) ^{[ 16 ]}

สัญลักษณ์ มาตรฐาน IECสำหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC ประกอบด้วย "−t°" ใต้สี่เหลี่ยมผืนผ้า^{[ 17 ]}

เทอร์มิสเตอร์ PTC ส่วนใหญ่ทำจากเซรามิกโพ ลีคริสตัลไลน์เจือสาร (ประกอบด้วยแบเรียมไททาเนต (BaTiO₃ ₎และสารประกอบอื่นๆ) ซึ่งมีคุณสมบัติที่ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันที่อุณหภูมิวิกฤตค่าหนึ่ง แบเรียมไททาเนตเป็นเฟอร์โรอิเล็กทริกและค่าคงที่ไดอิ เล็กทริก จะแปรผันตามอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุด คิว รี ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงจะป้องกันการเกิดกำแพงศักย์ระหว่างผลึก ทำให้ความต้านทานต่ำ ในบริเวณนี้ อุปกรณ์จะมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบเล็กน้อย ที่อุณหภูมิจุดคิวรี ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกจะลดลงมากพอที่จะทำให้เกิดกำแพงศักย์ที่ขอบผลึก และความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิสูงขึ้นไปอีก วัสดุจะกลับไปมีพฤติกรรมแบบ NTC (Not Cold Thermal Temperature)

เทอร์มิสเตอร์อีกประเภทหนึ่งคือซิลิสเตอร์ (ตัวต้านทานซิลิคอนที่ไวต่อความร้อน) ซิลิสเตอร์ใช้ซิลิคอนเป็นวัสดุส่วนประกอบกึ่งตัวนำ ต่างจากเทอร์มิสเตอร์ PTC เซรามิก ซิลิสเตอร์มีลักษณะความต้านทานต่ออุณหภูมิเกือบเป็นเส้นตรง^{[ 18 ]} เทอร์มิสเตอร์ PTC ซิลิคอนมีการเปลี่ยนแปลงน้อยกว่าเทอร์มิสเตอร์ NTC มาก เป็นอุปกรณ์ที่เสถียรซึ่งถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาในแพ็คเกจแก้วหุ้มแบบมีขาตามแนวแกน^{[ 19 ]}

เทอร์มิสเตอร์แบเรียมไททาเนตสามารถใช้เป็นฮีตเตอร์แบบควบคุมตัวเองได้ โดยที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เซรามิกจะร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิที่แน่นอน แต่กำลังไฟฟ้าที่ใช้จะขึ้นอยู่กับการสูญเสียความร้อนจากเซรามิก

คุณสมบัติการทำงานของเทอร์มิสเตอร์ PTC เมื่อได้รับพลังงานนั้นเอื้อต่อการใช้งานที่หลากหลาย เมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันครั้งแรก กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะไหลผ่านเนื่องจากความต้านทานต่ำในขณะที่เทอร์มิสเตอร์เย็นตัว แต่เมื่อเทอร์มิสเตอร์ร้อนขึ้น กระแสไฟฟ้าจะลดลงจนถึงกระแสไฟฟ้าจำกัด (และอุณหภูมิสูงสุดของอุปกรณ์ที่สอดคล้องกัน) ผลการจำกัดกระแสไฟฟ้านี้สามารถใช้แทนฟิวส์ได้ ใน วงจร ลดสนามแม่เหล็กของ จอภาพ CRTและโทรทัศน์หลายรุ่น เทอร์มิสเตอร์ที่เลือกอย่างเหมาะสมจะถูกต่ออนุกรมกับขดลวดลดสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าลดลงอย่างราบรื่นเพื่อประสิทธิภาพในการลดสนามแม่เหล็กที่ดีขึ้น วงจรลดสนามแม่เหล็กบางวงจรมีองค์ประกอบความร้อนเสริมเพื่อเพิ่มความร้อนให้กับเทอร์มิสเตอร์ (และลดกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น) อีกด้วย

เทอร์มิสเตอร์ PTC อีกประเภทหนึ่งคือ PTC โพลีเมอร์ซึ่งจำหน่ายภายใต้ชื่อแบรนด์ต่างๆ เช่น " Polyswitch " "Semifuse" และ "Multifuse" เทอร์มิสเตอร์ชนิดนี้ทำจากพลาสติกที่มี เม็ด คาร์บอนฝังอยู่ เมื่อพลาสติกเย็น เม็ดคาร์บอนจะสัมผัสกันทั้งหมด ทำให้เกิด เส้นทาง นำไฟฟ้าผ่านอุปกรณ์ เมื่อพลาสติกร้อนขึ้น มันจะขยายตัว ทำให้เม็ดคาร์บอนแยกออกจากกัน และทำให้ความต้านทานของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดความร้อนสูงขึ้นและความต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่นเดียวกับเทอร์มิสเตอร์ BaTiO₃ _{อุปกรณ์}นี้มีการตอบสนองความต้านทาน/อุณหภูมิที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูง เหมาะสำหรับการควบคุมความร้อนหรือวงจร ไม่ใช่สำหรับการวัดอุณหภูมิ นอกจากองค์ประกอบวงจรที่ใช้จำกัดกระแสแล้ว ยังสามารถสร้างฮีตเตอร์แบบจำกัดกระแสได้เองในรูปแบบของสายไฟหรือแถบ ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการติดตามความร้อนเทอร์มิสเตอร์ PTC จะ "ล็อค" อยู่ในสถานะร้อน/ความต้านทานสูง: เมื่อร้อนแล้ว มันจะคงอยู่ในสถานะความต้านทานสูงนั้นจนกว่าจะเย็นลง ผลกระทบนี้สามารถใช้เป็นวงจรแลตช์/หน่วยความจำ แบบดั้งเดิม ได้ โดยผลกระทบจะได้รับการปรับปรุงโดยใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC สองตัวต่ออนุกรม โดยเทอร์มิสเตอร์ตัวหนึ่งเย็นและอีกตัวหนึ่งร้อน^{[ 20 ]}

สัญลักษณ์ มาตรฐาน IECสำหรับเทอร์มิสเตอร์ PTC ประกอบด้วย "+t°" ใต้สี่เหลี่ยมผืนผ้า^{[ 21 ]}

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ จะเกิดความร้อนขึ้น ซึ่งทำให้อุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์สูงกว่าอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม หากใช้เทอร์มิสเตอร์ในการวัดอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม ความร้อนจากกระแสไฟฟ้าอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างมาก ( ปรากฏการณ์ผู้สังเกต ) หากไม่มีการแก้ไข ในทางกลับกัน ผลกระทบนี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ ตัวอย่างเช่น สามารถนำไปสร้างอุปกรณ์วัดการไหลของอากาศที่มีความไวสูง ซึ่งใช้ในเครื่องมือวัดอัตราการไต่ระดับของเครื่องร่อน หรือ วาเรียมิเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์ หรือใช้เป็นตัวจับเวลาสำหรับรีเลย์ดังเช่นที่เคยใช้ในชุมสายโทรศัพท์ ใน อดีต

กำลังไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสู่เทอร์มิสเตอร์นั้นมีเพียง...

${\displaystyle P_{E}=IV,}$

โดยที่Iคือกระแสไฟฟ้า และVคือแรงดันตกคร่อมเทอร์มิสเตอร์ พลังงานนี้ถูกแปลงเป็นความร้อน และพลังงานความร้อนนี้ถูกถ่ายเทไปยังสิ่งแวดล้อมโดยรอบ อัตราการถ่ายเทความร้อนนั้นสามารถอธิบายได้ด้วยกฎการเย็นตัวของนิวตัน :

${\displaystyle P_{T}=K(T(R)-T_{0}),}$

โดยที่T ( R ) คืออุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความต้านทานR , คืออุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม และKคือค่าคงที่การสูญเสียพลังงานซึ่งโดยปกติจะแสดงในหน่วยมิลลิวัตต์ต่อองศาเซลเซียส ที่สภาวะสมดุล อัตราทั้งสองต้องเท่ากัน: ${\displaystyle T_{0}}$

${\displaystyle P_{E}=P_{T}.}$

กระแสและแรงดันที่ตกคร่อมเทอร์มิสเตอร์ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าวงจรเฉพาะ ตัวอย่างง่ายๆ เช่น ถ้าแรงดันที่ตกคร่อมเทอร์มิสเตอร์คงที่ จากกฎของโอห์มเราจะได้และสมการสมดุลสามารถหาค่าอุณหภูมิแวดล้อมได้โดยเป็นฟังก์ชันของความต้านทานที่วัดได้ของเทอร์มิสเตอร์: ${\displaystyle I=V/R}$

${\displaystyle T_{0}=T(R)-{\frac {V^{2}}{KR}}.}$

ค่าคงที่การสูญเสียความร้อนเป็นตัววัดความสัมพันธ์ทางความร้อนของเทอร์มิสเตอร์กับสิ่งแวดล้อม โดยทั่วไปจะระบุค่าสำหรับเทอร์มิสเตอร์ในอากาศนิ่งและในน้ำมันที่กวนอย่างดี ค่าทั่วไปสำหรับเทอร์มิสเตอร์ลูกปัดแก้วขนาดเล็กคือ 1.5 มิลลิวัตต์/°C ในอากาศนิ่ง และ 6.0 มิลลิวัตต์/°C ในน้ำมันที่กวน หากทราบอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมล่วงหน้า เทอร์มิสเตอร์สามารถใช้เพื่อวัดค่าคงที่การสูญเสียความร้อนได้ ตัวอย่างเช่น เทอร์มิสเตอร์อาจใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหล เนื่องจากค่าคงที่การสูญเสียความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามอัตราการไหลของของเหลวที่ผ่านเทอร์มิสเตอร์

โดยทั่วไปแล้ว พลังงานที่สูญเสียไปในเทอร์มิสเตอร์จะถูกรักษาไว้ในระดับต่ำมาก เพื่อให้แน่ใจว่าข้อผิดพลาดในการวัดอุณหภูมิเนื่องจากความร้อนในตัวเองนั้นไม่มีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม การใช้งานเทอร์มิสเตอร์บางอย่างต้องอาศัย "ความร้อนในตัวเอง" อย่างมาก เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของตัวเทอร์มิสเตอร์ให้สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมมาก เพื่อให้เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในค่าการนำความร้อนของสภาพแวดล้อมได้ การใช้งานเหล่านี้บางส่วนได้แก่ การตรวจจับระดับของเหลว การวัดการไหลของของเหลว และการวัดการไหลของอากาศ^{[ 6 ]}

• อุปกรณ์จำกัดกระแสใช้สำหรับป้องกันวงจรไฟฟ้า และใช้แทนฟิวส์ กระแสที่ไหลผ่านอุปกรณ์จะทำให้เกิดความร้อนเล็กน้อยเนื่องจากความต้านทาน หากกระแสมีขนาดใหญ่พอที่จะสร้างความร้อนได้เร็วกว่าที่อุปกรณ์จะระบายความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ อุปกรณ์จะร้อนขึ้น ทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้น ซึ่งจะก่อให้เกิดผลเสริมแรงในตัวเอง ผลักดันให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จึงช่วยจำกัดกระแสได้
• เทอร์มิสเตอร์ PTC ถูกใช้เป็นตัวจับเวลาใน วงจร ขดลวดลดสนามแม่เหล็กของจอแสดงผล CRT ส่วนใหญ่ เมื่อเปิดจอแสดงผลครั้งแรก กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์และขดลวดลดสนามแม่เหล็ก ขดลวดและเทอร์มิสเตอร์ถูกออกแบบมาให้มีขนาดที่เหมาะสม เพื่อให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านทำให้เทอร์มิสเตอร์ร้อนขึ้นจนถึงจุดที่ขดลวดลดสนามแม่เหล็กหยุดทำงานภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที เพื่อให้การลดสนามแม่เหล็กมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องให้ขนาดของสนามแม่เหล็กสลับที่เกิดจากขดลวดลดสนามแม่เหล็กค่อยๆ ลดลงอย่างราบรื่นและต่อเนื่อง แทนที่จะปิดการทำงานอย่างรวดเร็วหรือลดลงเป็นขั้นๆ เทอร์มิสเตอร์ PTC ทำเช่นนี้ได้โดยธรรมชาติเมื่อมันร้อนขึ้น วงจรลดสนามแม่เหล็กที่ใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC นั้นเรียบง่าย เชื่อถือได้ (เนื่องจากความเรียบง่าย) และราคาไม่แพง
• ในอุตสาหกรรมยานยนต์ อุปกรณ์ทำความร้อนใช้เพื่อเพิ่มความร้อนในห้องโดยสาร (นอกเหนือจากความร้อนที่ได้จากปั๊มความร้อนหรือความร้อนเหลือทิ้งจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน) หรือเพื่อเพิ่มความร้อนให้กับน้ำมันดีเซลในสภาพอากาศหนาวเย็นก่อนฉีดเข้าสู่เครื่องยนต์
• ในออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ชดเชยอุณหภูมิในเครื่องสังเคราะห์เสียง^{[ 22 ]}
• ในวงจรป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียม^{[ 23 ]}
• ในมอเตอร์ขี้ผึ้ง ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า เพื่อให้ความร้อนที่จำเป็นต่อการขยายตัวของขี้ผึ้ง
• มอเตอร์ไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้งจำนวนมากใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC ในขดลวด เมื่อใช้ร่วมกับรีเลย์ตรวจสอบ จะช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปเพื่อป้องกันความเสียหายของฉนวน ผู้ผลิตอุปกรณ์จะเลือกเทอร์มิสเตอร์ที่มีกราฟการตอบสนองแบบไม่เป็นเชิงเส้นสูง โดยความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมากที่อุณหภูมิขดลวดสูงสุดที่อนุญาต ทำให้รีเลย์ทำงาน
• เพื่อป้องกันการเกิดความร้อนสูงเกินไปในวงจรไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด เช่นทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จะใช้พลังงานมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยทั่วไป วงจรดังกล่าวจะมีตัวต้านทานธรรมดาเพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าและป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ร้อนเกินไป อย่างไรก็ตาม ในบางการใช้งาน เทอร์มิสเตอร์ PTC ให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าตัวต้านทาน
• เพื่อป้องกันการดึงกระแสไฟเกินในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ การดึงกระแสไฟเกินอาจเกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชื่อมต่อแบบขนาน ในกรณีที่รุนแรง การดึงกระแสไฟเกินอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื่องกับอุปกรณ์ทั้งหมด การใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC ที่ต่ออนุกรมกับแต่ละอุปกรณ์จะช่วยให้มั่นใจได้ว่ากระแสไฟจะถูกแบ่งอย่างสม่ำเสมอระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ
• ในออสซิลเลเตอร์คริสตัลสำหรับการชดเชยอุณหภูมิ การควบคุมอุณหภูมิอุปกรณ์ทางการแพทย์ และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เทอร์มิสเตอร์ PTC ซิลิคอนแสดงค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกเกือบเป็นเส้นตรง (0.7%/°C) สามารถเพิ่มตัวต้านทานปรับความเป็นเส้นตรงได้หากต้องการปรับความเป็นเส้นตรงเพิ่มเติม^{[ 24 ]}

• ใช้เป็นเทอร์โมมิเตอร์สำหรับวัดอุณหภูมิต่ำในระดับ 10 K
• ในฐานะอุปกรณ์จำกัดกระแสไฟกระชากในวงจรแหล่งจ่ายไฟ พวกมันจะมีค่าความต้านทานสูงกว่าในตอนแรก ซึ่งจะป้องกันไม่ให้กระแสปริมาณมากไหลเมื่อเปิดเครื่อง จากนั้นจะร้อนขึ้นและมีค่าความต้านทานต่ำลงมากเพื่อให้กระแสไหลได้มากขึ้นในระหว่างการทำงานปกติ เทอร์มิสเตอร์เหล่านี้มักจะมีขนาดใหญ่กว่าเทอร์มิสเตอร์ชนิดวัด และได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานนี้^{[ 25 ]}
• เซ็นเซอร์เหล่านี้ถูกนำมาใช้ในงานด้านยานยนต์เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของของเหลว เช่น น้ำหล่อเย็นเครื่องยนต์ อากาศในห้องโดยสาร อากาศภายนอก หรืออุณหภูมิน้ำมันเครื่อง และส่งค่าที่วัดได้ไปยังหน่วยควบคุม เช่นECUและแผงหน้าปัด
• เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของตู้ฟักไข่
• เทอร์มิสเตอร์ยังนิยมใช้ในเทอร์โมสตัทดิจิทัล สมัยใหม่ และใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่ขณะชาร์จอีกด้วย
• เทอร์มิสเตอร์มักถูกใช้ในส่วนหัวความร้อนของเครื่องพิมพ์ 3 มิติโดยทำหน้าที่ตรวจสอบความร้อนที่เกิดขึ้นและช่วยให้วงจรควบคุมของเครื่องพิมพ์รักษาอุณหภูมิคงที่สำหรับการหลอมเส้นใยพลาสติก
• ในอุตสาหกรรมการจัดการและแปรรูปอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบการจัดเก็บอาหารและการเตรียมอาหาร การรักษาอุณหภูมิที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันโรคที่เกิดจากอาหาร
• เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์วัดอุณหภูมิที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน เช่น เครื่องปิ้งขนมปัง เครื่องชงกาแฟ ตู้เย็น ตู้แช่แข็ง เครื่องเป่าผม ฯลฯ ทั้งหมดนี้ใช้เทอร์มิสเตอร์ในการควบคุมอุณหภูมิอย่างเหมาะสม
• เทอร์มิสเตอร์ NTC มีทั้งแบบเปลือยและแบบมีหู โดยแบบเปลือยใช้สำหรับการตรวจจับจุดเพื่อให้ได้ความแม่นยำสูงสำหรับจุดเฉพาะ เช่น ไดไดโอดเลเซอร์ เป็นต้น^{[ 26 ]}
• สำหรับการวัดโปรไฟล์อุณหภูมิภายในช่องปิดผนึกของเซ็นเซอร์เฉื่อยแบบ พาความร้อน (ความร้อน) ^{[ 27 ]}
• ชุดประกอบหัววัดเทอร์มิสเตอร์^{[ 28 ]}ให้การป้องกันเซ็นเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง องค์ประกอบการตรวจจับเทอร์มิสเตอร์สามารถบรรจุลงในตัวเรือนหลากหลายรูปแบบเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น HVAC/R, ระบบอัตโนมัติในอาคาร, สระว่ายน้ำ/สปา, พลังงาน และอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม ตัวเรือนสามารถทำจากสแตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง ทองเหลือง หรือพลาสติก และการกำหนดค่าต่างๆ ได้แก่ แบบเกลียว (NPT เป็นต้น) แบบมีปีก (พร้อมรูยึดเพื่อความสะดวกในการติดตั้ง) และแบบตรง (ปลายแบน ปลายแหลม ปลายโค้งมน เป็นต้น) ชุดประกอบหัววัดเทอร์มิสเตอร์มีความทนทานสูงและสามารถปรับแต่งได้สูงเพื่อให้เหมาะกับความต้องการของแอปพลิเคชัน ชุดประกอบหัววัดได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีการปรับปรุงในด้านการวิจัย วิศวกรรม และเทคนิคการผลิต
• เทอร์มิสเตอร์ NTC ที่ได้รับการรับรองจาก UL ในหมวด XGPU2 ช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายให้กับผู้ผลิตอุปกรณ์เมื่อยื่นขออนุมัติความปลอดภัยสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย เทอร์มิสเตอร์แบบปิดผนึกด้วยแก้ว DO-35 ^{[ 29 ]}สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 250 °C ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานหลายอย่างเมื่อมีการร้องขอ UL สำหรับองค์ประกอบการตรวจจับ

เทอร์มิสเตอร์ NTC ตัวแรกถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2376 โดยไมเคิล ฟาราเดย์ซึ่งรายงานเกี่ยวกับพฤติกรรมกึ่งตัวนำของซิลเวอร์ซัลไฟด์ฟาราเดย์สังเกตเห็นว่าความต้านทานของซิลเวอร์ซัลไฟด์ลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น นี่เป็นการสังเกตวัสดุกึ่งตัวนำครั้งแรกที่มีการบันทึกไว้^{[ 30 ]}

เนื่องจากเทอร์มิสเตอร์รุ่นแรกผลิตได้ยากและการใช้งานเทคโนโลยีมีจำกัด การผลิตเทอร์มิสเตอร์เชิงพาณิชย์จึงเริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 1930 ^{[ 31 ]}เทอร์มิสเตอร์ที่ใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยซามูเอล รูเบนในปี 1930 ^{[ 32 ]}

• เทอร์โมมิเตอร์แบบความต้านทาน
• เทอร์โมคัปเปิล
• ตัวต้านทานเหล็ก-ไฮโดรเจน
• เซ็นเซอร์การยืด

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเทอร์มิสเตอร์

• เทอร์มิสเตอร์ที่ bucknell.edu
• การคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ Steinhart-Hart สำหรับเทอร์มิสเตอร์ที่ sourceforge.net
• "เทอร์มิสเตอร์และเทอร์โมคัปเปิล: การเลือกเครื่องมือให้เหมาะสมกับงานในการตรวจสอบความถูกต้องทางความร้อน" – วารสารเทคโนโลยีการตรวจสอบความถูกต้อง