Varistors - prinsipyo ng pagpapatakbo, mga uri at aplikasyon

Ang varistor ay isang bahagi ng semiconductor na maaaring baguhin ang aktibong paglaban nito nang hindi linear depende sa laki ng boltahe na inilapat dito. Sa katunayan, ito ay isang risistor na may tulad na kasalukuyang-boltahe na katangian, ang linear na seksyon na kung saan ay limitado sa isang makitid na saklaw, kung saan ang paglaban ng varistor ay dumating kapag ang isang boltahe sa itaas ng isang tiyak na threshold ay inilapat dito.

Sa puntong ito, ang paglaban ng elemento ay nagbabago nang husto sa pamamagitan ng ilang mga order ng magnitude - bumababa ito mula sa unang sampu ng MΩ hanggang sa mga yunit ng Ohm. At kung mas tumataas ang inilapat na boltahe, nagiging mas maliit at mas maliit ang paglaban ng varistor. Ginagawa ng property na ito ang varistor bilang isang staple ng mga modernong surge protection device.

Nakakonekta sa parallel sa protektadong pagkarga, ang varistor ay sumisipsip ng kaguluhan sa kasalukuyang at nagwawala ito bilang init. At sa pagtatapos ng kaganapang ito, kapag ang inilapat na boltahe ay bumababa at bumalik sa itaas ng threshold, ang varistor ay nagpapanumbalik ng paunang pagtutol nito at muling handa na magsagawa ng isang proteksiyon na function.

Masasabi nating ang varistor ay isang semiconductor analogue ng gas spark gap, tanging sa varistor, hindi katulad ng gas spark, ang paunang mataas na pagtutol ay naibalik nang mas mabilis, halos walang pagkawalang-galaw, at ang hanay ng mga nominal na boltahe ay nagsisimula mula 6 at umabot sa 1000 at higit pang volts.

Para sa kadahilanang ito, ang mga varistor ay malawakang ginagamit sa mga proteksiyon na circuit. mga switch ng semiconductor, sa mga circuit na may mga inductive na elemento (para sa extinguishing sparks), pati na rin ang mga independiyenteng elemento ng electrostatic na proteksyon ng mga input circuit ng mga elektronikong aparato.

Ang proseso ng paggawa ng varistor ay binubuo ng sintering ng powdered semiconductor na may binder sa temperatura na humigit-kumulang 1700 ° C. Ang mga semiconductor tulad ng zinc oxide o silicon carbide ay ginagamit dito. Ang panali ay maaaring maging baso ng tubig, luad, barnis o dagta. Sa elementong hugis-disk na nakuha sa pamamagitan ng sintering, ang mga electrodes ay inilalapat sa pamamagitan ng metallization kung saan ang mga wire ng pagpupulong ng bahagi ay ibinebenta.

Bilang karagdagan sa tradisyonal na anyo ng disc, ang mga varistor ay matatagpuan sa anyo ng mga rod, kuwintas at mga pelikula. Ang mga adjustable varistors ay ginawa sa anyo ng mga rod na may movable contact. Mga tradisyunal na materyales ng semiconductor na ginagamit sa paggawa ng mga varistor batay sa silicon carbide na may iba't ibang mga bono: thyrite, willite, lethine, silite.

Ang panloob na prinsipyo ng pagpapatakbo ng varistor ay ang mga gilid ng maliliit na semiconductor na kristal sa loob ng bonding mass ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, na bumubuo ng mga conductive circuit. Kapag ang isang kasalukuyang ng isang tiyak na magnitude ay dumaan sa kanila, ang lokal na overheating ng mga kristal ay nangyayari at ang paglaban ng mga circuit ay bumababa. Ipinapaliwanag ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ang CVC nonlinearity ng varistor.

Ang isa sa mga pangunahing parameter ng varistor, kasama ang rms response voltage, ay ang nonlinearity coefficient, na nagpapahiwatig ng ratio ng static resistance sa dynamic na resistensya. Para sa mga varistor batay sa zinc oxide, ang parameter na ito ay nag-iiba mula 20 hanggang 100. Tulad ng para sa koepisyent ng temperatura ng paglaban ng varistor (TCR), kadalasan ito ay negatibo.

Ang mga varistor ay compact, maaasahan at mahusay na gumaganap sa isang malawak na hanay ng mga operating temperatura. Upang mawala ang mas mataas na kapangyarihan, ginagamit ang mga block varistor na may kabuuang sukat na 50, 120 at higit pang milimetro, na may kakayahang mag-dissipate ng kilojoules ng enerhiya sa isang pulso at dumaan sa mga alon ng sampu-sampung libong amperes sa pamamagitan ng mga ito, habang hindi nawawala ang kahusayan.

Ang isa sa pinakamahalagang parameter ng anumang varistor ay ang oras ng pagtugon. Bagaman ang karaniwang oras ng pag-activate ng isang varistor ay hindi lalampas sa 25 ns, at sa ilang mga circuits ito ay sapat, gayunpaman sa ilang mga lugar, halimbawa, para sa proteksyon laban sa electrostatics, isang mas mabilis na tugon ay kinakailangan, hindi hihigit sa 1 ns.

Kaugnay ng pangangailangang ito, ang mga nangungunang tagagawa ng varistor sa mundo ay nagtuturo sa kanilang mga pagsisikap na pataasin ang kanilang pagganap. Ang isang paraan upang makamit ang layuning ito ay upang bawasan ang haba (ayon sa pagkakabanggit, ang inductance) ng mga terminal ng mga bahagi ng multilayer. Ang nasabing CN varistors ay nakakuha na ng isang karapat-dapat na lugar sa proteksyon laban sa static na output ng integrated circuits.

Ang DC varistor rating boltahe (1mA) ay isang kondisyon na parameter, sa boltahe na ito ang kasalukuyang sa pamamagitan ng varistor ay hindi lalampas sa 1mA.Ang na-rate na boltahe ay ipinahiwatig sa pagmamarka ng varistor.

Ang ACrms ay ang rms ac voltage response ng varistor. DC — DC boltahe actuation.

Bilang karagdagan, ang maximum na pinapayagang boltahe sa isang naibigay na kasalukuyang ay na-standardize, halimbawa V @ 10A. Ang W ay ang na-rate na power dissipation ng component. Ang J ay ang maximum na enerhiya ng isang hinihigop na pulso, na tumutukoy sa oras kung kailan magagawa ng varistor na mawala ang na-rate na kapangyarihan habang nananatili sa mabuting kondisyon. Ipp - ang peak current ng varistor, na na-normalize ng oras ng pagtaas at ang tagal ng hinihigop na pulso, mas mahaba ang pulso, mas mababa ang pinahihintulutang peak current (sinusukat sa kiloamperes).

Upang makamit ang higit na pagwawaldas ng kapangyarihan, pinapayagan ang parallel at series na koneksyon ng mga varistor. Kapag konektado nang magkatulad, mahalagang pumili ng mga varistor na mas malapit hangga't maaari sa mga parameter.