เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิประเภทใดที่ทำงานโดยใช้การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของวัสดุเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง

เจาะลึกเทอร์มิสเตอร์: เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิจากความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและความต้านทาน

ในโลกของการวัดและควบคุมอุณหภูมิ เซ็นเซอร์ถือเป็นหัวใจสำคัญ และหนึ่งในเซ็นเซอร์ที่โดดเด่นด้วยความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิคือ “เทอร์มิสเตอร์” (Thermistor) ชื่อนี้มาจากการผสมผสานระหว่างคำว่า “Thermal” (ความร้อน) และ “Resistor” (ตัวต้านทาน) สะท้อนหลักการทำงานพื้นฐานที่อาศัยความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุ

เทอร์มิสเตอร์สร้างขึ้นจากวัสดุเซรามิกส์กึ่งตัวนำหรือพอลิเมอร์นำไฟฟ้า ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษคือความต้านทานไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและชัดเจนเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง แตกต่างจากตัวต้านทานทั่วไปที่ความต้านทานแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ความไวต่ออุณหภูมิที่สูงนี้เองที่ทำให้เทอร์มิสเตอร์เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง

เทอร์มิสเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลักตามลักษณะการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน ได้แก่:

• เทอร์มิสเตอร์แบบค่าความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (Negative Temperature Coefficient – NTC): เป็นประเภทที่พบได้บ่อยที่สุด วัสดุที่ใช้ทำ NTC thermistor เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อิเล็กตรอนภายในวัสดุจะได้รับพลังงานมากขึ้น ทำให้เคลื่อนที่ได้ง่ายขึ้น ส่งผลให้ความต้านทานไฟฟ้าลดลง

• เทอร์มิสเตอร์แบบค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น (Positive Temperature Coefficient – PTC): ในทางกลับกัน PTC thermistor เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น มักใช้ในงานป้องกันกระแสเกิน หรือวงจรควบคุมอุณหภูมิแบบอัตโนมัติ

นอกจากความไวและความแม่นยำ เทอร์มิสเตอร์ยังมีข้อได้เปรียบด้านขนาดที่เล็ก ราคาที่ค่อนข้างถูก และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในงานที่หลากหลาย เช่น การวัดอุณหภูมิในเครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบควบคุมอุณหภูมิในยานยนต์ อุตสาหกรรมอาหาร และการตรวจสอบสภาพแวดล้อม

อย่างไรก็ตาม เทอร์มิสเตอร์ก็มีข้อจำกัดบางประการ เช่น ช่วงการวัดอุณหภูมิที่จำกัด ความไม่เป็นเชิงเส้นของความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมิ และความไวต่อการรบกวนจากสัญญาณรบกวน ดังนั้นการเลือกใช้เทอร์มิสเตอร์ให้เหมาะสมกับงานจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ผลการวัดที่ถูกต้องและเชื่อถือได้