从锅炉窑炉里的上千摄氏度，到芯片表面的几十摄氏度，再到冷链车厢里的零下温度——温度传感器是工业与生活中最普及、种类最丰富的传感器家族之一。本文一次讲透热电偶、PT100、NTC/PTC与测温IC的底层原理。
温度传感器（Temperature Sensor）是一种能感受被测对象的冷热程度，并把温度这一非电物理量按一定规律转换成为电信号输出的检测器件。它是工业自动化、家用电器、汽车电子、医疗健康与冷链物流中最基础也最重要的传感器品类之一，几乎可以说"哪里有温控，哪里就有温度传感器"。
温度的地位很特殊：它是国际单位制（SI）七个基本量之一，其热力学温度单位是开尔文（K）。科普中国词条明确指出，热力学温标由第一代开尔文男爵威廉·汤姆森于1848年利用卡诺定理引入，是纯理论温标，与测温物质属性无关，符号T、单位K。日常生活中常用的摄氏温度（℃）并非SI基本单位，其定义是t(℃)=T(K)−273.15。
出处：科普中国"热力学温度"词条（https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&ar_id=348712）测温原理总览：无论哪种温度传感器，其物理本质都是利用"随温度变化而稳定变化的某种物理性质"——电阻（金属铂/铜、半导体陶瓷）、热电动势（两种不同金属）、PN结电压（半导体IC）、红外辐射功率（黑体辐射）——再通过电路将其转换为电压、电流或数字信号。按是否与被测对象直接接触，分为两大类：
接触式精度高、成本低但响应受热传导限制、不能测"动不了"的高温表面；非接触式响应快、可远距离测温但受发射率与环境影响。想从整体上理解温度传感器在整个传感器家族中的位置，建议先读站内基础篇《传感器是什么》，再看《传感器分类》了解其按被测物理量与工作原理的双重归类逻辑。
核心认知：温度传感器的本质是把"看不见的冷热"翻译成"看得见的电信号"。同是测温度，有的靠"摩擦生电"（热电偶），有的靠"电阻变化"（热电阻/热敏电阻），有的靠"芯片内部PN结"（测温IC），有的靠"红外辐射"（非接触式）——底层物理不同，决定了各自的天花板与适用场景。
热电偶（Thermocouple）是工业中应用最普遍的接触式测温元件，其核心物理基础是塞贝克效应（Seebeck Effect，又称第一热电效应）：1821年，德国物理学家塞贝克发现，当两种不同金属组成闭合回路且两个接点处温度不同时，回路中会产生温差电动势（热电动势）。科普中国科学百科词条给出的定义是：由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。
出处：科普中国科学百科审核词条"塞贝克效应"（https://baike.baidu.com/item/塞贝克效应/2771007）；科普中国"温差电"词条（https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&ar_id=311850）为什么两种金属相接会产生电动势？因为不同金属的自由电子密度与费米能级不同，两种金属接触处会产生接触电位差；当两接点温度不同时，两端的接触电位差不再相等，差值就表现为回路中的净热电动势。热电动势的大小只取决于两种电极材料和两个接点的温度差，与被测对象的其他性质无关——这使热电偶成为一种"只对温度敏感"的干净传感器。热电偶输出的电压信号是毫伏（mV）级的微弱直流信号，需经变送器或仪表放大处理。
按电极材料不同，热电偶有几十种分度号（Type），国际电工委员会标准IEC 60584对主要类型做了统一规定。三种最典型的：
热电偶的电动势取决于热端与冷端（参考端）的温差，而非热端绝对温度。所有分度表（温度-毫伏对照表）都以冷端0℃为基准编制；而实际使用时冷端（接线端）往往处于环境温度，比如仪表室内25℃。如果不做处理，测到的就少了一段"冷端贡献的电动势"，产生明显误差。解决办法就是冷端补偿（Cold Junction Compensation）：通过冰点法（实验室恒温0℃）、补偿导线、专用冷端补偿IC（如AD594、MAX31855内部集成）或软件查表算法，把冷端温度实时测量并折算回0℃基准。科普中国"冷端补偿"词条明确说明：热电偶输出信号与两端温度均有关，分度表在冷端0℃条件下给出，实际使用中冷端受环境温度影响必须补偿。
出处：科普中国"冷端补偿"词条（https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&ar_id=355766）；百度百科"冷端补偿"词条（https://baike.baidu.com/item/冷端补偿）从传感器分类角度看，热电偶属于"按工作原理分类"中的热电式传感器。关于温度、压力、光电、霍尔各类传感器的工作原理脉络，可阅读站内《传感器工作原理》专题。
热电阻（Resistance Temperature Detector，RTD）利用金属导体电阻随温度升高而增大的特性测温，属于正温度系数器件。最经典的材料是铂（Pt）：化学性质稳定、电阻温度特性重复性好，几乎成为精密测温的代名词。常见分度号有PT100与PT1000：PT100表示0℃时标称电阻为100Ω，PT1000在0℃时为1000Ω（灵敏度高10倍，常用于电池、体温等小温变场景）。
出处：百度百科"铂电阻温度传感器"词条——"PT100表示其在0℃时的标称电阻值为100Ω，PT1000表示0℃时为1000Ω"（https://baike.baidu.com/item/铂电阻温度传感器/1058753）铂电阻的测温遵循国际电工委员会标准IEC 60751（欧洲常称DIN/IEC 60751）。工程上常用线性近似公式估算：R(t)≈100×(1+0.00385×t)，其中0.00385/℃（即α≈0.00385）是PT100通用的平均电阻温度系数，换算成灵敏度约为0.385Ω/℃。也就是说，从0℃升到100℃，PT100阻值大约从100Ω增加到138.5Ω——变化量只有几十欧姆，这决定了后续电路必须精密、引线影响必须消除。
出处：程业电热科技"PT100电阻与温度数据"（线性公式与0.00385/℃平均温度系数）（https://cythermal.cn/PT100_resistance_data）；九升电子"铂电阻(Pt100/Pt1000)分级及选型指南"（IEC 60751标准）（https://www.joshinne.com/nd.jsp?fromMid=309&id=7）IEC 60751还规定了铂电阻的允差等级：A级允差为±(0.15+0.002|t|)℃，即在0℃时为±0.15℃；B级允差为±(0.30+0.005|t|)℃，0℃时为±0.30℃。|t|为被测温度绝对值，可见温度越高允差越放宽。A级适合-100~+450℃左右的中低温高精度场合，B级覆盖更宽（-200℃以下至600℃以上）但精度要求不高的场景。铂电阻整体测温范围约-200℃~+850℃（不同封装有别）。
出处：IEC 60751 Pt100公差标准解读（威联仪表"如何计算RTD温度传感器的公差"：0℃时100.00Ω、A级/B级容差公式）（http://www.weilianchina.com/news/wl303.html）除铂外，铜热电阻（Cu50/Cu100）因铜价格低、0~100℃内线性好也曾广泛使用，但铜易氧化，使用温度上限一般不超过150℃，且电阻率低导致体积大，现多用于电机、变压器绕组等中低温测点。
PT100自身阻值小（0℃仅100Ω），而连接导线的电阻每根可能就有零点几到几欧姆——如果引线电阻混进测量结果，动辄造成几摄氏度的误差。工程上靠接线制式来解决：
一句话记住结论：引线越长、要求精度越高，越要往三线制、四线制走。热电偶输出的是"电压信号"不怕引线电阻（但要防干扰），铂电阻输出的是"电阻信号"天生怕引线电阻——这是两类传感器工程习惯差异的根源。
热敏电阻（Thermistor）由过渡金属氧化物半导体陶瓷制成，其最显著特点是阻值随温度的变化极为剧烈——每变化1℃可改变百分之几的阻值，灵敏度远超铂电阻，因此成本极低却能做出相当灵敏的温控。按电阻温度系数方向分为NTC与PTC两大类。
NTC（Negative Temperature Coefficient）阻值随温度升高而急剧下降。家用与工业最常见的规格是25℃时标称阻值10kΩ、B值3950K（即R25=10kΩ、B25/50=3950，常见写法"10K B3950"或"NTC10K 3950"），也有100kΩ、2kΩ、47kΩ等规格，用于不同温区与电路功耗设计。B值是描述材料热敏特性的关键参数：B值越大，阻值随温度变化越陡。
出处：厂商规格示例——"NTC 10K 1% 3950热敏电阻温度传感器：电阻R25=10kΩ±1%(at 25℃)，B25/50=3950K"（http://www.thermistors.cn/news/174.html）；聚英电子"NTC热敏电阻阻值与温度的关系"（温度升高阻值急剧减小的负温度系数特性）（https://www.juyingele.com.cn/news/6632.html）NTC阻值与温度的关系高度非线性，工程上按Steinhart-Hart方程或厂商分度表换算：R(T)=R25·exp[B·(1/T−1/298.15)]（T为热力学温度）。也就是说，不能想当然地把NTC当线性电阻去算温度，必须查表或做数学变换。测温范围通常在-55℃~+150℃量级（视型号封装），25℃附近灵敏度可达每℃百分之四到五，远高于PT100。
PTC（Positive Temperature Coefficient）阻值随温度升高而增大，典型材料是掺稀土元素的钛酸钡（BaTiO₃）基半导体陶瓷。其最神奇之处在于居里温度（Tc）附近阻值会发生"雪崩式"跃升：低于居里温度时阻值平稳，一旦超过居里温度，阻值在很窄温区内急剧增大几个数量级，像开关一样"切断"电流——因此PTC常被称为开关型/突变型热敏电阻。
出处：百度百科"正温度系数热敏陶瓷电阻器"词条——钛酸钡基半导体陶瓷、居里温度Tc附近阻值突变（https://baike.baidu.com/item/正温度系数热敏陶瓷电阻器）利用这一特性，PTC的经典应用包括：过流/过温保护（串联在电路中，异常大电流自热越过居里温度后阻值飙升、限流保护）、马达启动（电机启动后PTC自热断开启动绕组）、彩电消磁、以及恒温加热（PTC自恒温，超过居里点自动降功率）。
典型应用：空调环温/管温探头（10K B3950几乎成为行业标准）、冰箱、热水器、电饭煲测温；锂电池与马达的过温保护（NTC贴片贴在电芯/PTC串联保护）；电子体温计探头（高精度配对NTC或PT1000）。可以说家电里的"温度传感器"绝大多数是NTC。
集成温度传感器把感温元件、信号调理、甚至模数转换与数字接口全部做进一颗芯片，输出不再是难伺候的mV电压或Ω电阻，而是好用的电压、或现成的数字量——让单片机读温度像读开关一样简单。按输出形式分两大类：
经典代表是TI（德州仪器）的LM35：输出电压与摄氏温度成线性正比，比例因子10mV/℃，即0℃输出0mV、25℃输出250mV、100℃输出1.0V，无需外部校准即可用；芯片内置激光校准，25℃时精度典型值±0.5℃（官方数据手册标注"0.5℃ Ensured Accuracy at 25℃"），测温范围约-55℃~+150℃。接一颗ADC就能读温度，是教学与DIY测温电路的入门首选。
出处：TI官方LM35数据手册"Linear + 10-mV/°C Scale Factor；0.5°C Ensured Accuracy"（https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf）最著名的数字温度传感器是Maxim（现属ADI）的DS18B20：采用独特的1-Wire单总线接口，只占微控制器一个I/O口就能完成双向通信，测温范围-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃常用区精度为±0.5℃，分辨率9~12位可编程（对应0.5℃~0.0625℃步进），供电3.0~5.5V，还支持寄生供电（两根线即可工作）。更妙的是每条总线可通过64位ROM唯一识别码并联挂载大量DS18B20，特别适合粮仓、冷链、机房等需要"一条线拉几十个测温点"的分布式场景。科普中国词条也收录了DS18B20的单线接口特性。
出处：ADI官方DS18B20数据手册——测温范围-55℃至+125℃、-10℃至+85℃内±0.5℃、9~12位分辨率、1-Wire接口（https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ds18b20.pdf）；科普中国"DS18B20"词条（https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=354968）其他常用测温IC还有：温湿度一体数字传感器SHT30（瑞士Sensirion，I2C接口，测温同时输出湿度）、I2C/SPI接口的TMP117（高精度医疗级）、以及专门配合热电偶做冷端补偿的模拟前端IC（如ADI的AD594系列、Maxim的MAX31855/MAX6675，内部自带冷端温度测量与线性化，接上K/J/S型热电偶直接输出数字温度）。
任何温度高于绝对零度的物体都会向外辐射红外线，且辐射功率随温度急剧增长。物理学上，黑体辐射由斯特藩-玻尔兹曼定律描述：物体单位面积辐射总功率与其热力学温度的四次方成正比。这意味着温度即使只变化1%，辐射功率也会变化约4%——正是这种"放大效应"让红外测温能够灵敏地"看见"温度，也解释了为什么红外测温器件能做得很敏感。物体温度越高，辐射峰值波长越短（维恩位移定律），例如体温约310K时峰值波长约9.4µm，落在远红外波段。
把这一原理工程化的核心器件是热电堆（Thermopile）红外传感器：把上百个微型热电偶串联起来接收红外辐射，辐射加热使热电堆两端产生温差电动势。比利时Melexis公司的MLX90614是其中最著名的集成方案：将红外热电堆敏感芯片与信号调理电路（含环境温度测量与数字校准）封装进一颗TO-39金属管壳，通过SMBus/I2C接口直接输出被测目标温度与环境温度，出厂即校准、无需用户标定，广泛用于非接触测温模块、体温筛查枪与工业测温。其医疗校准版本在36~39℃人体体温窗口做过专门标定，配合算法可实现约±0.2℃量级的体温测量精度（指额头体表测温场景）。
出处：Melexis官方MLX90614数据手册——热电堆红外测温、TO-39封装、SMBus兼容数字输出、出厂校准（https://www.melexis.com/-/media/files/documents/datasheets/mlx90614-datasheet-melexis.pdf）按成像能力分两类产品：点温型（测温枪/红外温度计）测单点温度，器件便宜、响应快，疫情期间的额温枪核心就是MLX90614这类热电堆；面阵型（红外热像仪/热成像）用焦平面阵列把"温度的图像"呈现出来，一台设备可同时监测成百上千个点，适合电力设备巡检、工业炉膛诊断、安防夜视与体温大客流筛查。
下表把前文五类方案的关键指标放在一起对比，便于快速建立"选型地图"。注意：同一类型内不同型号/精度等级差异很大，表中为代表性典型值。
| 类型 | 原理 | 典型测温范围 | 典型精度 | 响应速度 | 成本 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 热电偶（K型） | 塞贝克效应，两种金属温差生热电动势 | -200~+1300℃（理论），长期常用0~1100℃ | 工业级约±1.5℃或±0.4%读数 | 快（秒级，细丝更快） | 低 | 窑炉、锅炉、高温管道、发动机排气 |
| 热电阻PT100（铂RTD） | 铂电阻随温度升高而增大（α≈0.00385/℃） | -200~+850℃ | A级0℃时±0.15℃；B级±0.30℃ | 中（较慢，探头热质量大） | 中高 | 化工、制药、实验室、低温高精度测量 |
| 热敏电阻NTC/PTC | 半导体陶瓷阻值随温度剧变（负/正温度系数） | NTC常见-55~+150℃ | 窄温区高灵敏度，宽温区非线性、互换性差 | 快 | 极低 | 家电、电池/马达保护、体温计探头 |
| 集成测温IC（DS18B20/LM35等） | 芯片内PN结/带隙基准，输出电压或数字信号 | -55~+125℃（DS18B20） | ±0.5℃（-10~+85℃） | 中快 | 低 | 单片机系统、冷链、机房、智能家居 |
| 红外测温（MLX90614等） | 黑体辐射，热电堆接收红外能量 | 被测物-70~+380℃（通用版） | ±0.5℃量级，体温窗口校准后可更优 | 极快（毫秒级） | 中 | 体温筛查、非接触测温、电力巡检、运动物体 |
快速记忆：测高温选热电偶，要精度选PT100，要便宜灵敏选NTC，要省事选测温IC，碰不得测不了选红外。完整的传感器分类体系（按被测物理量、工作原理、输出信号等维度）见站内《传感器分类》。
面对五花八门的温度传感器，成熟工程师的选型路径高度一致。推荐五步法，按顺序过滤，通常到第三步答案就呼之欲出：
选型决策常见组合：家电温控 → NTC 10K B3950工业管道-50~300℃ → PT100三线制窑炉1000℃+ → K型/S型热电偶单片机冷柜 → DS18B20体温初筛 → MLX90614
温度传感器是应用面最广的传感器之一，六大典型场景如下：
各领域的落地组合方案与更多行业案例，见站内《传感器应用领域》专题。
观点一：温度传感器的本质是"误差管理"，选型第一问不是精度，而是"你允许传感器打扰被测对象多少"。接触式传感器必然要与被测对象热交换：探头会从被测介质吸走或带来热量（负载效应/自热误差），粗大探头虽坚固但拖慢响应并扰动温场，细偶丝响应快却易引入导热误差。真正的高手选型，是在"传感器的存在本身"与"被测温度的真实性"之间做权衡——这也解释了为什么非接触式红外测温在某些精密场景反而更"准"，尽管它的标称精度并不高。
观点二：温度传感器正在从"专业仪表元件"演变为"电路板上的标配健康监测件"。当一颗带数字接口的测温IC（如DS18B20）价格降到数元、体积小到贴片级，温度监测就再也不是大系统的专利：主板监测CPU、充电芯片监测电池、智能家居监测室温……"每个关键发热点都有一颗测温元件"将成为电子设计的默认习惯，温度数据也将像电压、电流一样成为系统自诊断的常态输入——未来的芯片甚至会在内部为每一路电源、每一块IP集成温度传感器做动态补偿，把"测体温"变成芯片的出厂本能。
要看温区。在中低温区（-200~+500℃），铂热电阻PT100的精度和长期稳定性通常优于热电偶：按IEC 60751标准，0℃时A级允差仅±0.15℃、B级±0.30℃，输出线性好，还可用三线制/四线制消除引线误差。热电偶的优势在中高温（500℃以上乃至上千度）：测温范围宽、结构简单、成本低，但其精度等级（K型工业级约±1.5℃或±0.4%读数）明显低于铂电阻。一句话：低温高精度选PT100，高温大范围选热电偶。
区别在电阻温度系数方向。NTC是负温度系数：温度升高阻值大幅下降，25℃标称阻值常见10kΩ、B值3950K，灵敏度高、响应快，常用于测温（家电、电池、体温计）；PTC是正温度系数：以钛酸钡陶瓷为代表，温度超过居里温度后阻值急剧上升数个数量级，常用于过流/过热保护、马达启动与消磁电路。选型要点：NTC看阻值与B值，PTC看居里温度与动作电流。
合格的医用红外测温枪在正确操作下误差可达±0.3℃左右，但准确性高度依赖操作条件：需在说明书规定距离（一般3~5cm）垂直对准额头/眉心、额头无汗水与毛发遮挡、环境温度稳定并让仪器充分预热（约15~30分钟）。测温枪测的是体表红外辐射温度而非核心体温，受环境温度、测量距离、发射率影响较大，医院通常用它做快速初筛，异常时仍需水银体温计或电子体温计复测确认。
常见三种接法。两线制：在PT100两端各接一根导线，结构最简单，但导线电阻（每根可达几欧姆）会直接叠加进测量结果造成误差，只适合短距离、低精度场合；三线制：一端接一根、另一端接两根，配合桥式电路可抵消大部分引线电阻，是工业现场最常用的接法；四线制：每端各接两根，用恒流源激励加高阻电压测量，可完全消除引线电阻影响，用于高精度计量与实验室。引线越长、线径越细，越应选三线制或四线制。
不是。热电偶基于塞贝克效应输出的是毫伏级热电动势（K型约41µV/℃），且该电动势取决于热端与冷端（参考端）的温差，而不是热端的绝对温度。所有分度表都以冷端0℃为基准编制，而实际使用中冷端常处于环境温度（如25℃），若不修正就会产生明显误差，因此必须通过冰点法、补偿导线、硬件电路（冷端补偿IC）或软件算法把冷端温度补偿到0℃基准。工业变送器与测温仪表通常已内置自动冷端补偿。
按ADI（Maxim）官方数据手册，DS18B20测温范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃区间精度为±0.5℃，分辨率9~12位可编程（对应0.5℃~0.0625℃），采用独特的1-Wire单总线接口，仅占用微控制器一个通信端口，且可在同一条总线上并联挂载多个传感器，因此广泛用于冷链物流、粮仓、机房与智能家居等分布式测温场景。
空调多用NTC热敏电阻（环温/管温探头，典型10kΩ B3950），成本低、响应快；冰箱与热水器也多见NTC；CPU与主板等电子设备的温度监测常用贴片NTC热敏电阻或板载数字测温IC；电子体温计常用高精度NTC或PT1000铂电阻；医院、机场、车站的红外测温枪则用热电堆红外传感器（如MLX90614）。一句话：家电偏爱NTC，工业高精度选PT100，高温选热电偶，非接触选红外。