Варистор — это двухполюсное полупроводниковое устройство, которое защищает электрические и электронные устройства от переходных перенапряжений. Его сопротивление зависит от приложенного входного напряжения.
Слово варистор образовалось из двух слов «переменный» (variable) и резистор. Он также известен как резистор, зависящий от напряжения (voltage-dependent resistor VDR), сопротивление которого изменяется автоматически в зависимости от напряжения на нем.
Он всегда подключается параллельно с защищаемым устройством, так как его основная задача это защита электрической цепи от скачков напряжения.
На рисунке ниже показано представление варистора на электрических схемах:
Или более привычное нам изображение другого стандарта:
Они в основном используются для защиты цепи от колебаний высокого напряжения.
Устройство варистора
Варисторы «образуются», когда кристаллы карбида кремния или оксидов металлов вдавливаются в керамический материал.
Затем спекание материала проводится при высокой температуре после его высыхания. Электрические характеристики устройства зависят от температуры и атмосферных условий.
Чтобы иметь хорошо проводимые электрические контакты, контакты материала металлизированы серебром или медью. Затем провода припаиваются к контактам.
На рисунке ниже показан дисковый варистор:
В настоящее время это наиболее распространенные ограничители напряжения, которые можно использовать для широкого диапазона напряжений. Это нелинейное устройство, которое поглощает разрушающую энергию и рассеивает ее в виде тепла, чтобы предотвратить повреждение системы.
Обычно при его изготовлении используется оксид цинка, поэтому его также называют варистором на основе оксида металла.
На рисунке ниже показана структура металлооксидного варистора:
Здесь полупроводниковый элемент на 90% состоит из оксида цинка, а остальное — наполнитель, который образует соединение. Стандартный карбид кремния отличается от металлооксидного варистора тем, что MOV демонстрирует меньший ток утечки и его рабочая скорость выше.
Эксплуатация и характеристика варистора
Прежде чем приступить к изучению его работы, давайте сначала поймем связь между напряжением и сопротивлением варисторов.
На рисунке ниже показана зависимость сопротивления от напряжения для варистора:
Варисторы проявляют необычное поведение в случае изменения сопротивления. Здесь, как мы видим, когда напряжение малое, сопротивление на нем высокое. Но сопротивление быстро падает с ростом напряжения выше номинального напряжения (нелинейная зависимость).
Давайте теперь рассмотрим подробную работу варистора:
Когда на устройство подается малое напряжение, оно обеспечивает высокое сопротивление, из-за которого через него протекает очень малый ток. Когда напряжение увеличивается — ток увеличивается ввиду падения сопротивления элемента.
В этом и есть ключевая особенность работы варисторов. Таким образом, при малых напряжениях устройство ведет себя как изолятор, а с повышением напряжения начинает вести себя как проводник.
На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика варистора:
Как мы видим на графике, пока напряжение срабатывания не будет достигнуто, устройство остается в непроводящем состоянии. Таким образом, мы можем видеть линейную зависимость между напряжением и током. В это время через него протекает ток утечки очень малого значения из-за высокого сопротивления.
Однако после превышения напряжением уровня срабатывания варистор меняет свое состояние и становится проводником. Таким образом, мы видим, что сопротивление стало очень малым, и через него течет большой ток, даже после того, как напряжение ограничено после номинального напряжения.
Достоинства варисторов
- Обеспечивает превосходную защиту от перенапряжения.
- Поскольку он не показывает полярный эффект, легко достичь двунаправленности.
Недостатки варисторов
- Его стоимость довольно высока.
Применение варисторов
Они имеют очень широкое применение в защитных устройствах, таких как защита линий связи, защита микропроцессоров и источников питания, кабельного телевидения от и других электронных схем от перенапряжения.
