Варистори — принцип на действие, видове и приложение
Варисторът е полупроводников компонент, който може да променя активното си съпротивление нелинейно в зависимост от големината на приложеното към него напрежение. Всъщност това е резистор с такава характеристика токово напрежение, чиято линейна секция е ограничена до тесен диапазон, до който съпротивлението на варистора идва, когато към него се приложи напрежение над определен праг.
В този момент съпротивлението на елемента се променя рязко с няколко порядъка — намалява от първоначалните десетки MΩ до единици Ом. И колкото повече се повишава приложеното напрежение, толкова по -малко и по -малко става съпротивлението на варистора. Това свойство прави варистора основен елемент на съвременните устройства за защита от пренапрежение.
Свързан паралелно със защитеното натоварване, варисторът абсорбира тока на смущения и го разсейва под формата на топлина. И в края на това събитие, когато приложеното напрежение намалее и се върне над прага, варисторът възстановява първоначалното си съпротивление и отново е готов да изпълни защитна функция.
Можем да кажем, че варисторът е полупроводников аналог на газова искрова междина, само във варистор, за разлика от газовата искра, първоначалното високо съпротивление се възстановява по -бързо, практически няма инерция и диапазонът от номинални напрежения започва от 6 и достига 1000 и повече волта.
Поради тази причина варисторите се използват широко в защитни вериги. полупроводникови ключове, във вериги с индуктивни елементи (за гасене на искри), както и независими елементи на електростатична защита на входните вериги на електронни устройства.
Процесът на производство на варистор се състои в синтероване на прахообразен полупроводник със свързващо вещество при температура около 1700 ° C. Тук се използват полупроводници като цинков оксид или силициев карбид. Свързващото вещество може да бъде водно стъкло, глина, лак или смола. Върху дискообразния елемент, получен чрез синтероване, чрез метализация се прилагат електроди, към които се запояват монтажните проводници на компонента.
В допълнение към традиционната форма на диск, варистори могат да бъдат намерени под формата на пръти, мъниста и филми. Регулируемите варистори са направени под формата на пръти с подвижен контакт. Традиционни полупроводникови материали, използвани при производството на варистори на базата на силициев карбид с различни връзки: тирит, вилит, летин, силит.
Вътрешният принцип на действие на варистора е, че ръбовете на малки полупроводникови кристали вътре в свързващата маса са в контакт един с друг, образувайки проводящи вериги. Когато през тях преминава ток с определена величина, възниква локално прегряване на кристалите и съпротивлението на веригите намалява. Това явление обяснява нелинейността на CVC на варистора.
Един от основните параметри на варистора, заедно със средноквадратичното напрежение на отговор, е коефициентът на нелинейност, който показва съотношението на статичното съпротивление към динамичното съпротивление. За варистори на базата на цинков оксид този параметър варира от 20 до 100. Що се отнася до температурния коефициент на съпротивление на варистора (TCR), той обикновено е отрицателен.
Варисторите са компактни, надеждни и вършат добре работата си в широк диапазон от работни температури.На печатни платки и в SPD можете да намерите малки дискови варистори с диаметър от 5 до 20 мм. За разсейване на по -високи мощности се използват блокови варистори с общи размери 50, 120 и повече милиметра, способни да разсейват килоджаули енергия в импулс и да пропускат токове от десетки хиляди ампера през себе си, като същевременно не губят ефективност.
Един от най -важните параметри на всеки варистор е времето за реакция. Въпреки че типичното време за активиране на варистор не надвишава 25 ns, а в някои вериги това е достатъчно, въпреки това на някои места, например, за защита срещу електростатика, е необходима по -бърза реакция, не повече от 1 ns.
Във връзка с тази нужда водещите световни производители на варистори насочват усилията си към увеличаване на тяхната производителност. Един от начините за постигане на тази цел е да се намали дължината (съответно, индуктивността) на клемите на многослойните компоненти. Такива варистори CN вече са заели достойно място в защитата срещу статичен изход на интегрални схеми.
Напрежението за класификация на варистора DC (1mA) е условен параметър, при това напрежение токът през варистора не надвишава 1 mA. Класификационното напрежение е посочено в маркировката на варистора.
ACrms е средноквадратичното променливо напрежение на реакцията на варистора. DC — задействане на DC напрежение.
В допълнение, максимално допустимото напрежение при даден ток е стандартизирано, например V @ 10A. W е номиналната мощност на разсейване на компонента. J е максималната енергия на един погълнат импулс, която определя времето, през което варисторът ще може да разсее номиналната мощност, като същевременно остане в добро състояние. Ipp — пиковият ток на варистора, нормализиран от времето на нарастване и продължителността на погълнатия импулс, колкото по -дълъг е импулсът, толкова по -нисък е допустимият пиков ток (измерен в килоампери).
За да се постигне по -голямо разсейване на мощността, се допуска паралелно и последователно свързване на варистори. Когато са свързани паралелно, важно е да изберете варистори възможно най -близо до параметрите.