温度特性

やや湾曲している物もあれば、きれいな直線になっている物もありますが、測定可能な温度範囲も様々です。共通していることは「温度0℃で起電力0mV」になることです。これは「冷接点補償」と呼ばれる補正を加えているためです。

「冷接点補償」の補正方法

熱電対は、2種の異種金属の片側を接触させ、もう片側に現れた電位差にて、接触部の温度を測定するものとご紹介しました。2種類の異種金属が接触する部分を「測温接点」と呼び、金属と計測機側の接点を「基準接点（冷接点）」と呼びます。

熱電対での測定は、基本的に「基準接点が0℃」の時の基準接点間の電圧を測定することで、測温接点の温度に換算します。これを「冷接点補償」と言います。

現実問題、「冷接点補償」は難しい

しかし、「冷接点補償」のため、例えば、内部にペルチェ素子等を設置し基準接点を常に0℃に維持するということは現実的ではありません。このため実際の製品では「基準接点補償」という方法で補正しています。基準接点補償は回路基板上の熱電対の接続部分(端子台等)の温度を測定し、0℃を基準とする熱起電力を加算することで補正しています。

基準接点補償にはPt100白金測温抵抗体が使われることが多いので、一旦、測温抵抗体(RTD)をご説明します。

Pt100白金測温抵抗体の温度特性

Pt100は非常に優れた線形性を有しており、正確な温度測定に広く用いられています。ちなみに「Pt100」という呼称は、「0℃で100Ω」が由来です。

白金抵抗体を使った熱電対の回路例

先ほどご説明した、熱電対の「基準接点補償」ですが、測温抵抗体は非常に高精度であることから、熱電対の基準接点補償に利用されます。高精度の抵抗と基準電圧（Vref）、そして白金抵抗体（Pt100）を用いて、以下の様な回路構成にすることで実現できます。

しかし、Pt100は素材が白金のため、かなり高価です。そこで、安価な温度測定回路では、多くにサーミスタが用いられています。

温度特性

サーミスタの温度特性は下図のようになります。

サーミスタの温度特性は、0℃～100℃の範囲で顕著に抵抗値が変化するため、他の温度センサーに比べ、温度の変化をはっきりと捉え易いのが特長です。

一般的に温度測定ではNTCが使用される

NTCとPTCでは特性のカーブに差異があります。NTCは緩やかに変化するのに対し、PTCはある温度を境に急峻に変化します。一般的に温度測定に使用されるのはNTCとなります。

ただ、よく見るとその特性は白金抵抗と異なり線形ではありません。更に、基本的に抵抗器なので自己発熱は避けられず、抵抗値にヒステリシスが現れるため、誤差の要因となります。

代表的な半導体温度センサーとして「Siダイオード」が挙げられます。SiダイオードのVf（順方向電圧）には-2mV/℃の温度係数があり、温度が上がるほどVfは下がります。ダイオードの両端の電圧を測定することで温度が測定できます。

SiダイオードはPNPトランジスタでも代用することができます。その場合は、エミッタとベース間の電圧を測定します。ダイオードのVfは流す電流値に依存するため、精度が高い定電流源が必要です。この測定方法は、プロセッサやASIC等のIC内部の温度測定に多く使用されています。