Что используете в качестве нагревателя?
Чем меньше энерция нагревателя тем точнее выдержка температуры.
Тоже относится и к датчикам температуры, в вашем случае мне кажется лучше использовать (открытый спай) безкорпусную термопару, или ещё лучше полупроводниковый датчик температуры.