温度センサ

前提知識

温度センサの種類を説明します。温度センサの種類は以下のとおり様々なタイプがありますが、ここで説明するのは、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対となります。



■サーミスタ
サーミスタ(Thermal Sensitive Resistor)とは、温度変化により電気抵抗値が変化する抵抗素子のことで、金属酸化物半導体を素材として大きく3つの種類があります。

＜NTCサーミスタ＞(Negative Temperature Coefficient)
温度上昇に対して抵抗値が小さくなる特性を持ちます。サーミスタの中でも温度をリニアに計測するのに適しており、温度センサでは主流となっております。素材はニッケル、マンガン、コバルト、鉄の酸化物を使用した半導体です。 自動車に搭載している水温センサや、吸気温センサにもこのタイプが用いられます。 コンピュータに入力する際は以下の様にプルアップ抵抗などと組み合わせます。



＜PTCサーミスタ＞(Positive Temperature Coefficient)
温度がある点(キュリー点)を超えると急激に抵抗値が大きくなる特性を持ちます。素材は主にチタン酸バリウムを使用した半導体です。NTCサーミスタの様にリニアな温度を測るのには向いてませんが、 簡単な回路で温度が特定の温度を超えたかどうかを判別するのに向いてます。

温度を判別する以外にも、この特性を利用したPTCヒーターがあります。 これはある一定の温度まで上がると電流が流れなくなるので、特殊な制御装置を用いることなく狙いの温度に一定に保つことができます。



＜CTRサーミスタ＞(Critical Temperature Resistor)
温度がある点(キュリー点)を超えると急激に抵抗値が小さくなる特性を持ちます。

■測温抵抗体
測温抵抗体の原理はサーミスタと似ており、温度が高くなると抵抗が高くなる特性を持ちます。 サーミスタとの違いは、サーミスタの方が応答性が高いですが測定できる温度帯が狭い(-50～150℃)です。 一方測温抵抗体は応答性が遅いですが、測定できる温度帯が広いです(₋200～600℃)。また測温抵抗体の方が高価です。

■熱電対
熱電対の原理はサーミスタとは異なり、2種類の接した異なる金属に温度差が生じると起電力が発生するため、そこから温度を計測します。 この起電力が発生する現象をゼーベック効果といいます。熱電対の特徴は、比較的安価で、計測範囲が広く1000℃を超えるものもありますが、精度は測温抵抗体の方が良いです。

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