Варистор - принцип рада, врсте и примена

Варистор је полупроводничка компонента која може да промени свој активни отпор нелинеарно у зависности од величине напона који се на њега примењује. У ствари, то је отпорник са таквом струјно-напонском карактеристиком, чији је линеарни пресек ограничен на уски опсег, на који долази отпор варистора када се на њега примени напон изнад одређеног прага.

У овом тренутку, отпор елемента се нагло мења за неколико редова величине — смањује се од почетних десетина МΩ до јединица Охма. И што се примењени напон више повећава, отпор варистора постаје све мањи и мањи. Ово својство чини варистор основним елементом савремених уређаја за заштиту од пренапона.

Паралелно повезан са заштићеним оптерећењем, варистор апсорбује струју сметњи и одводи је као топлоту. И на крају овог догађаја, када се примењени напон смањи и врати изнад прага, варистор враћа свој почетни отпор и поново је спреман да изврши заштитну функцију.

Можемо рећи да је варистор полупроводнички аналог гасног искришта, само у варистору, за разлику од гасне варнице, почетни високи отпор се обнавља брже, практично нема инерције, а распон номиналних напона почиње од 6 и достиже 1000 и више волти .

Из тог разлога, варистор се широко користи у заштитним колима. полупроводнички прекидачи, у колима са индуктивним елементима (за гашење варница), као и независним елементима електростатичке заштите улазних кола електронских уређаја.

Процес производње варистора се састоји од синтеровања полупроводника у праху са везивом на температури од око 1700 ° Ц. Овде се користе полупроводници као што су цинк оксид или силицијум карбид. Везиво може бити водено стакло, глина, лак или смола. На елемент у облику диска добијен синтеровањем, метализацијом се наносе електроде на које су залемљене монтажне жице компоненте.

Поред традиционалног облика диска, варистори се могу наћи у облику шипки, перли и филмова. Подесиви варистори су направљени у облику шипки са покретним контактом. Традиционални полупроводнички материјали који се користе у производњи варистора на бази силицијум карбида са различитим везама: тирит, вилит, летин, силит.

Унутрашњи принцип рада варистора је да су ивице малих полупроводничких кристала унутар везивне масе у контакту једна са другом, формирајући проводна кола. Када кроз њих прође струја одређене величине, долази до локалног прегревања кристала и смањује се отпор кола. Овај феномен објашњава ЦВЦ нелинеарност варистора.

Један од главних параметара варистора, заједно са ефективним напоном одзива, је коефицијент нелинеарности, који указује на однос статичког отпора према динамичком отпору. За варисторе на бази цинк оксида, овај параметар варира од 20 до 100. Што се тиче температурног коефицијента отпора варистора (ТЦР), он је обично негативан.

Варистори су компактни, поуздани и добро раде у широком опсегу радних температура.На штампаним плочама и у СПД-овима се могу наћи мали диск варистори пречника од 5 до 20 мм. За расипање већих снага користе се блок варистори укупних димензија 50, 120 и више милиметара, способни да у импулсу расипају килоџуле енергије и кроз њих пропуштају струје од десетина хиљада ампера, а да при томе не губе ефикасност.

Један од најважнијих параметара било ког варистора је време одзива. Иако типично време активације варистора не прелази 25 нс, ау неким колима је то довољно, ипак је на неким местима, на пример, за заштиту од електростатике, потребан бржи одзив, не више од 1 нс.

У вези са овом потребом, водећи светски произвођачи варистора усмеравају своје напоре на повећање њихових перформанси. Један од начина да се постигне овај циљ је смањење дужине (односно, индуктивности) терминала вишеслојних компоненти. Такви ЦН варистор су већ заузели достојно место у заштити од статичког излаза интегрисаних кола.

Називни напон варистора једносмерне струје (1мА) је условни параметар, при овом напону струја кроз варистор не прелази 1мА.Називни напон је назначен на ознаци варистора.

АЦрмс је ефективни одговор наизменичног напона варистора. ДЦ — Активирање једносмерног напона.

Поред тога, максимални дозвољени напон на датој струји је стандардизован, на пример В @ 10А. В је номинална дисипација снаге компоненте. Ј је максимална енергија једног апсорбованог импулса, која одређује време током којег ће варистор бити у стању да расипа називну снагу док остане у добром стању. Ипп — вршна струја варистора, нормализована временом пораста и трајањем апсорбованог импулса, што је дужи импулс, то је нижа дозвољена вршна струја (мерена у килоамперима).

За постизање веће дисипације снаге дозвољено је паралелно и серијско повезивање варистора. При паралелном повезивању важно је изабрати варисторе што ближе параметрима.