Varistors - prinsip operasi, jenis dan aplikasi
Varistor ialah komponen semikonduktor yang boleh menukar rintangan aktifnya secara bukan linear bergantung pada magnitud voltan yang dikenakan padanya. Malah, ia adalah perintang dengan ciri voltan arus sedemikian, bahagian linearnya terhad kepada julat sempit, yang mana rintangan varistor datang apabila voltan di atas ambang tertentu digunakan padanya.
Pada ketika ini, rintangan unsur berubah secara mendadak dengan beberapa susunan magnitud — ia berkurangan daripada puluhan awal MΩ kepada unit Ohm. Dan semakin banyak voltan yang digunakan meningkat, semakin kecil dan semakin kecil rintangan varistor. Harta ini menjadikan varistor sebagai ruji peranti perlindungan lonjakan moden.
Disambungkan selari dengan beban yang dilindungi, varistor menyerap arus gangguan dan menghilangkannya sebagai haba. Dan pada penghujung acara ini, apabila voltan yang dikenakan berkurangan dan kembali di atas ambang, varistor memulihkan rintangan awalnya dan sekali lagi bersedia untuk melaksanakan fungsi perlindungan.
Kita boleh mengatakan bahawa varistor adalah analog semikonduktor bagi jurang percikan gas, hanya dalam varistor, tidak seperti percikan gas, rintangan tinggi awal dipulihkan dengan lebih cepat, praktikalnya tiada inersia, dan julat voltan nominal bermula dari 6 dan mencapai 1000 dan lebih volt.
Atas sebab ini, varistor digunakan secara meluas dalam litar pelindung. suis semikonduktor, dalam litar dengan unsur induktif (untuk memadamkan percikan api), serta elemen bebas perlindungan elektrostatik litar input peranti elektronik.
Proses pembuatan varistor terdiri daripada pensinteran semikonduktor serbuk dengan pengikat pada suhu kira-kira 1700 ° C. Semikonduktor seperti zink oksida atau silikon karbida digunakan di sini. Pengikat boleh menjadi kaca air, tanah liat, varnis atau resin. Pada elemen berbentuk cakera yang diperoleh dengan pensinteran, elektrod digunakan dengan metalisasi yang mana wayar pemasangan komponen dipateri.
Sebagai tambahan kepada bentuk cakera tradisional, varistor boleh didapati dalam bentuk rod, manik dan filem. Varistor boleh laras dibuat dalam bentuk rod dengan sentuhan boleh alih. Bahan semikonduktor tradisional yang digunakan dalam pembuatan varistor berdasarkan silikon karbida dengan ikatan yang berbeza: tirit, willit, lethine, silit.
Prinsip dalaman operasi varistor adalah bahawa tepi kristal semikonduktor kecil di dalam jisim ikatan bersentuhan antara satu sama lain, membentuk litar konduktif. Apabila arus dengan magnitud tertentu melaluinya, pemanasan terlampau setempat bagi kristal berlaku dan rintangan litar berkurangan. Fenomena ini menerangkan ketaklinearan CVC varistor.
Salah satu parameter utama varistor, bersama-sama dengan voltan tindak balas rms, ialah pekali tak linear, yang menunjukkan nisbah rintangan statik kepada rintangan dinamik. Bagi varistor berdasarkan zink oksida, parameter ini berbeza dari 20 hingga 100. Bagi pekali rintangan suhu varistor (TCR), ia biasanya negatif.
Varistor adalah padat, boleh dipercayai dan berfungsi dengan baik dalam julat suhu operasi yang luas. Pada papan litar bercetak dan dalam SPD anda boleh menemui varistor cakera kecil dengan diameter 5 hingga 20 mm. Untuk menghilangkan kuasa yang lebih tinggi, varistor blok dengan dimensi keseluruhan 50, 120 dan lebih milimeter digunakan, mampu melesapkan kilojoule tenaga dalam nadi dan mengalirkan arus berpuluh-puluh ribu ampere melaluinya, sambil tidak kehilangan kecekapan.
Salah satu parameter terpenting bagi mana-mana varistor ialah masa tindak balas. Walaupun masa pengaktifan biasa varistor tidak melebihi 25 ns, dan dalam beberapa litar ini mencukupi, namun di beberapa tempat, sebagai contoh, untuk perlindungan terhadap elektrostatik, tindak balas yang lebih pantas diperlukan, tidak lebih daripada 1 ns.
Sehubungan dengan keperluan ini, pengeluar varistor terkemuka dunia mengarahkan usaha mereka untuk meningkatkan prestasi mereka. Satu cara untuk mencapai matlamat ini adalah untuk mengurangkan panjang (masing-masing, induktansi) terminal komponen berbilang lapisan. Varistor CN sedemikian telah mengambil tempat yang layak dalam perlindungan terhadap keluaran statik litar bersepadu.
Voltan penarafan varistor DC (1mA) adalah parameter bersyarat, pada voltan ini arus melalui varistor tidak melebihi 1mA.Voltan terkadar ditunjukkan pada penandaan varistor.
ACrms ialah tindak balas voltan rms ac varistor. DC — Penggerak voltan DC.
Di samping itu, voltan maksimum yang dibenarkan pada arus tertentu adalah diseragamkan, contohnya V @ 10A. W ialah pelesapan kuasa terkadar komponen. J ialah tenaga maksimum bagi satu nadi yang diserap, yang menentukan masa di mana varistor akan dapat menghilangkan kuasa terkadar sambil kekal dalam keadaan baik. Ipp — arus puncak varistor, dinormalisasi oleh masa kenaikan dan tempoh nadi yang diserap, semakin panjang nadi, semakin rendah arus puncak yang dibenarkan (diukur dalam kiloampere).
Untuk mencapai pelesapan kuasa yang lebih besar, sambungan selari dan siri varistor dibenarkan. Apabila disambungkan secara selari, adalah penting untuk memilih varistor sedekat mungkin dengan parameter.