核心結論：三秒選型
在深入研究前，先根據您的核心需求快速定位。這個指南將幫助您在三種主流類比感測器和一種流行的數位方案中做出初步選擇。
熱電偶 (Thermocouple)
應用於極寬溫度範圍 (特別是 >600 °C)、成本敏感、或需要堅固耐用的場合。
優點：範圍最廣、成本低、堅固。
挑戰：需冷端補償、非線性、精度較低。
RTD (鉑電阻)
應用於 –200 ~ 850 °C 區間，且要求高精度、高穩定性與良好線性度的場合。
優點：最精確穩定、線性度最佳。
挑戰：成本較高、反應速度慢。
熱敏電阻 (Thermistor)
應用於 –50 ~ 150 °C 的窄範圍，追求最高靈敏度與最低成本的場合。
優點：極度靈敏、成本最低、反應快。
挑戰：範圍最窄、非線性嚴重。
熱電偶 (Thermocouple)
熱電偶透過兩種不同金屬接合產生的賽貝克效應 (Seebeck effect) 來測量溫度，是工業中最堅固、測溫範圍最廣的感測器。
主要型別與實務規格
| 型別 | 合金組合 | 實務溫度範圍 | 敏感度 ¹ | 特色與用途 |
|---|---|---|---|---|
| K | NiCr-NiAl | –200 ~ 1,260 °C | ~41 µV/°C | 最通用、便宜、耐氧化 |
| J | Fe-CuNi | –40 ~ 760 °C | ~52 µV/°C | 還原性/缺氧環境，高溫需保護套管 |
| T | Cu-CuNi | –200 ~ 370 °C | ~43 µV/°C | 極低溫、冷鏈、實驗室 |
| N | NiCrSi-NiSi | –200 ~ 1,200 °C | ~39 µV/°C | 高穩定性、抗氧化、替代K型 |
| R/S/B | Pt/Pt-Rh | ~600 ~ 1,700 °C | ~10 µV/°C | 高溫爐、半導體製程 (註：B 型不適用於 < 50 °C) |
| C | W-Re | 高達 2,315 °C | ~20 µV/°C | 極端高溫 (僅限真空/惰性氣氛) |
¹ 註：敏感度為近室溫之線性化近似值，實際 dV/dT 隨溫度而變化，非線性。
選型要點
- 環境適配性： 首先確認溫度上限與環境氣氛（氧化/還原/真空）。
- 反應速度 vs. 強度： 線徑 (AWG) 決定反應速度與機械強度。實驗室可用細線 (如 AWG 36)，工業現場建議使用 ≥ AWG 30 的粗線以增強耐用性。
- 電路設計： 必須搭配對應的補償導線。可選用
MAX31855/MAX31856等整合型 IC 簡化冷端補償設計，並注意避免接地迴路造成干擾。
RTD (電阻式溫度偵測器)
RTD 利用純金屬 (最常見的是鉑) 電阻值隨溫度穩定變化的特性來測溫。其標準 (IEC 60751) 涵蓋 –200 °C 至 +850 °C，是追求精確與穩定的首選。
IEC 60751 精度等級
| 等級 | 公差 (°C) 在 0°C | 公差公式 ² (|T| 為溫度) | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| AA | ±0.10 °C | ±(0.10 + 0.0017 * |T|) | 實驗室、校驗標準件 |
| A | ±0.15 °C | ±(0.15 + 0.002 * |T|) | 精密工業測量 |
| B | ±0.30 °C | ±(0.30 + 0.005 * |T|) | 通用工業控制，性價比最高 |
| C | ±0.60 °C | ±(0.60 + 0.010 * |T|) | 要求不高的場合 |
² 註：公差依據 IEC 60751:2022 標準公式計算。各等級的有效溫度範圍需依標準與供應商資料表為準。
選型要點
- 精度與成本： B 級已能滿足絕大多數工業應用。AA 級主要用於校驗。
- 實務溫度上限： 線繞式 (Wire-wound) RTD 可達標準上限 850 °C，但更常見的薄膜式 (Thin-film) RTD 實務上限通常約為 600 °C。
- 阻值選擇 (Pt100 vs Pt1000)： Pt1000 因阻值較高，相同導線電阻造成的相對誤差僅為 Pt100 的 1/10，在長距離傳輸時抗雜訊能力更強。
- 電路設計： 建議採用 3/4 線制搭配高精度 (如 24-bit) Σ-Δ ADC，並使用穩定激勵源 (恆流源或比例式電路) 以獲得最佳性能。
熱敏電阻 (Thermistor)
熱敏電阻由半導體材料製成，電阻值對溫度變化極其敏感，是反應最快、成本最低的方案，但測溫範圍也最窄。
主要類型與特性
| 類型 | 溫度係數 | 典型範圍 | 優勢 | 侷限 |
|---|---|---|---|---|
| NTC | 負 (電阻隨溫度升高而下降) | –50 ~ 150 °C (玻璃封裝型可達 300-450 °C) | 靈敏度極高、成本低、體積小 | 非線性，需軟體校正 |
| PTC | 正 (電阻隨溫度升高而急劇上升) | 0 ~ 150 °C | 適合作為過流/過熱保護開關 | 作為測溫工具精度低 |
選型要點
- R-T 曲線匹配： 首先確認元件的電阻-溫度曲線 (或 β 值) 是否符合您應用的溫度區段。
- 電路整合： 為了方便與微控制器 (MCU) 的 ADC 介接，10kΩ 或 4.7kΩ (@25°C) 是最常見的阻值。
- 高溫應用： 玻璃封裝珠狀 NTC 通常連續額定在 150 °C，功率降額後可達 300 °C；特定高溫探頭或玻璃晶片系列可達 450 °C (需查閱規格書確認連續或間歇條件)。
數位方案：DS18B20 整合感測器
除了上述類比感測器，市面上也有如 DS18B20 這樣高度整合的數位溫度感測IC。它內建了A/D轉換器、校準電路和數位通訊介面，極大地簡化了硬體設計。
主要規格
| 主要規格 | 數值 / 特性 |
|---|---|
| 溫度範圍 | –55 °C ~ +125 °C |
| 精度 | ±0.5 °C (在 –10 °C ~ +85 °C 區間) |
| 供電電壓 | 3.0 V ~ 5.5 V (可選用寄生供電模式) |
| 分辨率與轉換時間 | 可程式化 9–12 位 (9位元約 94ms；12位元最長 750ms) |
| 介面 | One-Wire 串列數位輸出 (單一 I/O 控制多個) |
| 唯一序號 | 內建 64-bit ROM 序號，便於多點掛載識別 |
優劣分析
相較於傳統類比方案，DS18B20 的優勢在於數位輸出、抗雜訊佳、硬體簡潔。但其缺點是溫度上限僅 125 °C，且取樣速度受解析度設定限制，適用於中低溫、高整合度或布線受限的場合，如機房監控、農業溫控等。
常見市售元件與熱門型號一覽
以下整理了各類感測器在電子零件通路中常見的品牌與系列，幫助您快速找到合適的元件。
熱電偶 (Thermocouple)
- K 型: OMEGA
TT-K-24/30(PFA絕緣線),GG-K-24(玻璃纖維絕緣)。應用於工業爐、引擎排氣。 - T 型: WATLOW
TT-T-36線材或各大廠牌薄片式。應用於低溫冷鏈、實驗室。
RTD (鉑電阻)
- Pt100 探針 (B級): TE Connectivity
PTFD101B1A0或各大工業品牌 (如 OMEGA, WATLOW) 提供的 B 級探針。 - Pt100/Pt1000 貼片: Vishay
PTS AT系列。高抗雜訊，適用於HVAC、長距離佈線。 - 陶瓷薄膜 (AA級): Heraeus PRTD-Sensor 系列。用於精密計量、校驗裝置。
熱敏電阻 (Thermistor)
- NTC SMD 0603: Murata
NCP18XH103F(10kΩ)。用於手機、穿戴式裝置的電池熱保護。 - NTC 玻璃珠: EPCOS/TDK
B57891S0103系列 (10kΩ)。耐高溫高濕，用於車用、水箱溫控。 - PTC 保護片: EPCOS/TDK
B59340系列。用於充電器、馬達過流/過熱保護。
實務選擇流程 (Checklist)
遵循以下步驟，確保您在各種量測情境下都能快速挑選最合適的溫度感測器。
- 定義需求： 確定您的 溫度區間 與 精度要求。這是最關鍵的第一步。
- 評估環境： 考量現場是否有劇烈震動、化學腐蝕、真空、高濕等特殊條件。
- 考慮反應速度與尺寸： 您的應用是否需要快速反應？安裝空間是否受限？
- 核算總體成本： 不僅考慮感測器單價，也要計入後端電路（放大器、ADC、補償電路）的複雜度與成本。
- 確認介面電路：
- 熱電偶： 需要低漂移放大器 + 冷端補償IC (如 MAX31856)。
- RTD： 建議選用高精度 Σ-Δ ADC，採用 3/4 線連接並搭配穩定激勵源。
- 熱敏電阻： 使用簡單的分壓電路 + MCU內建ADC，搭配查表法或公式進行線性化。