Varistori - princip rada, vrste i primjena

Varistor je poluvodička komponenta koja može nelinearno mijenjati svoj aktivni otpor ovisno o veličini napona koji se na nju primjenjuje. Zapravo, to je otpornik s takvom strujno-naponskom karakteristikom, čiji je linearni dio ograničen na uski raspon, na koji dolazi otpor varistora kada se na njega primijeni napon iznad određenog praga.

U ovom se trenutku otpor elementa naglo mijenja za nekoliko redova veličine - smanjuje se od početnih desetaka MΩ do jedinica Ohma. I što više primijenjeni napon raste, otpor varistora postaje sve manji. Ovo svojstvo čini varistor glavnim dijelom modernih uređaja za zaštitu od prenapona.

Spojen paralelno sa zaštićenim opterećenjem, varistor apsorbira struju smetnje i raspršuje je kao toplinu. I na kraju ovog događaja, kada se primijenjeni napon smanji i vrati iznad praga, varistor vraća svoj početni otpor i ponovno je spreman za obavljanje zaštitne funkcije.

Možemo reći da je varistor poluvodički analog plinskog iskrišta, samo u varistoru, za razliku od plinske iskre, početni visoki otpor se brže vraća, praktički nema inercije, a raspon nazivnih napona počinje od 6 i doseže 1000 i više volti .

Zbog toga se varistor naširoko koristi u zaštitnim krugovima. poluvodičke sklopke, u strujnim krugovima s induktivnim elementima (za gašenje iskrenja), kao i samostalnim elementima elektrostatičke zaštite ulaznih krugova elektroničkih uređaja.

Proces proizvodnje varistora sastoji se od sinteriranja poluvodiča u prahu s vezivom na temperaturi od oko 1700 ° C. Ovdje se koriste poluvodiči poput cinkovog oksida ili silicijevog karbida. Vezivo može biti vodeno staklo, glina, lak ili smola. Na element u obliku diska dobiven sinteriranjem, metalizacijom se nanose elektrode na koje su zalemljene montažne žice komponente.

Osim u tradicionalnom obliku diska, varistor se može naći u obliku šipki, kuglica i filmova. Podesivi varistor izrađeni su u obliku šipki s pomičnim kontaktom. Tradicionalni poluvodički materijali koji se koriste u proizvodnji varistora na bazi silicijevog karbida s različitim vezama: tirit, willite, letin, silit.

Unutarnji princip rada varistora je da su rubovi malih poluvodičkih kristala unutar vezne mase u kontaktu jedni s drugima, tvoreći vodljive krugove. Kada kroz njih prolazi struja određene veličine, dolazi do lokalnog pregrijavanja kristala i opadanja otpora krugova. Ovaj fenomen objašnjava CVC nelinearnost varistora.

Jedan od glavnih parametara varistora, uz efektivni napon odziva, je koeficijent nelinearnosti, koji označava omjer statičkog otpora prema dinamičkom otporu. Za varistore koji se temelje na cinkovom oksidu, ovaj parametar varira od 20 do 100. Što se tiče temperaturnog koeficijenta otpora varistora (TCR), obično je negativan.

Varistori su kompaktni, pouzdani i dobro rade u širokom rasponu radnih temperatura.Na tiskanim pločicama i u SPD-ovima možete pronaći male disk varistori promjera od 5 do 20 mm. Za raspršivanje većih snaga koriste se blok-varistori ukupnih dimenzija 50, 120 i više milimetara, koji mogu raspršiti kilodžule energije u impulsu i kroz njih propustiti struje od desetaka tisuća ampera, a da pritom ne izgube učinkovitost.

Jedan od najvažnijih parametara svakog varistora je vrijeme odziva. Iako tipično vrijeme aktiviranja varistora ne prelazi 25 ns, au nekim krugovima to je dovoljno, ipak je na nekim mjestima, na primjer, za zaštitu od elektrostatike, potreban brži odziv, ne više od 1 ns.

U vezi s ovom potrebom, vodeći svjetski proizvođači varistora usmjeravaju svoje napore na povećanje njihovih performansi. Jedan od načina za postizanje ovog cilja je smanjenje duljine (odnosno, induktiviteta) priključaka višeslojnih komponenti. Takvi CN varistori već su zauzeli dostojno mjesto u zaštiti od statičkog izlaza integriranih sklopova.

Nazivni napon istosmjernog varistora (1 mA) je uvjetni parametar, pri ovom naponu struja kroz varistor ne prelazi 1 mA.Nazivni napon je naznačen na oznaci varistora.

ACrms je efektivni izmjenični naponski odziv varistora. DC — Aktivacija istosmjernog napona.

Osim toga, maksimalni dopušteni napon pri određenoj struji je standardiziran, na primjer V @ 10A. W je nazivna snaga disipacije komponente. J je maksimalna energija jednog apsorbiranog impulsa, koja određuje vrijeme tijekom kojeg će varistor moći raspršiti nazivnu snagu, a da ostane u dobrom stanju. Ipp — vršna struja varistora, normalizirana prema vremenu porasta i trajanju apsorbiranog impulsa, što je dulji puls, niža je dopuštena vršna struja (mjereno u kiloamperima).

Za postizanje većeg rasipanja snage dopušteno je paralelno i serijsko spajanje varistora. Kada su spojeni paralelno, važno je odabrati varistore što bliže parametrima.