Varisztorok - működési elv, típusok és alkalmazás
A varisztor egy olyan félvezető alkatrész, amely a rákapcsolt feszültség nagyságától függően nemlineárisan változtathatja aktív ellenállását. Valójában egy olyan áram-feszültség karakterisztikájú ellenállásról van szó, amelynek lineáris szakasza szűk tartományra van korlátozva, amelyre akkor jön a varisztor ellenállása, ha egy bizonyos küszöb feletti feszültséget kapcsolnak rá.
Ezen a ponton az elem ellenállása több nagyságrenddel élesen megváltozik - a kezdeti tíz MΩ-ról Ohm egységekre csökken. És minél jobban nő az alkalmazott feszültség, annál kisebb és kisebb lesz a varisztor ellenállása. Ez a tulajdonság a varisztort a modern túlfeszültség-védelmi eszközök egyik fő elemévé teszi.
A védett terheléssel párhuzamosan kapcsolva a varisztor felveszi a zavaró áramot és hőként elvezeti. És ennek az eseménynek a végén, amikor az alkalmazott feszültség csökken, és visszatér a küszöbérték fölé, a varisztor visszaállítja kezdeti ellenállását, és ismét készen áll a védelmi funkció végrehajtására.
Azt mondhatjuk, hogy a varisztor a gázszikraköz félvezető analógja, csak a varisztorban, a gázszikrától eltérően, a kezdeti nagy ellenállás gyorsabban visszaáll, gyakorlatilag nincs tehetetlenség, és a névleges feszültségek tartománya 6-tól kezdődik és eléri az 1000 és több voltot.
Emiatt a varisztorokat széles körben használják védőáramkörökben. félvezető kapcsolók, induktív elemekkel ellátott áramkörökben (szikrák oltására), valamint az elektronikus eszközök bemeneti áramköreinek elektrosztatikus védelmének független elemei.
A varisztor gyártási folyamata egy porított félvezető szinterezéséből áll egy kötőanyaggal körülbelül 1700 ° C hőmérsékleten. Félvezetőket, például cink-oxidot vagy szilícium-karbidot használnak. A kötőanyag lehet vízüveg, agyag, lakk vagy gyanta. A szinterezéssel kapott korong alakú elemre fémezéssel elektródákat visznek fel, amelyekre az alkatrész szerelőhuzalait forrasztják.
A hagyományos tárcsaforma mellett a varisztorok rudak, gyöngyök és fóliák formájában is megtalálhatók. Az állítható varisztorok mozgatható érintkezővel ellátott rudak formájában készülnek. A szilícium-karbid alapú, különböző kötésű varisztorok gyártásához használt hagyományos félvezető anyagok: tirit, willit, letin, szilit.
A varisztor belső működési elve, hogy a kötőanyagban lévő kis félvezető kristályok élei egymással érintkezve vezető áramköröket képeznek. Amikor egy bizonyos nagyságú áram áthalad rajtuk, a kristályok helyi túlmelegedése következik be, és az áramkörök ellenállása csökken. Ez a jelenség magyarázza a varisztor CVC nemlinearitását.
A varisztor egyik fő paramétere az effektív válaszfeszültség mellett a nemlinearitási együttható, amely a statikus ellenállás és a dinamikus ellenállás arányát jelzi. A cink-oxid alapú varisztoroknál ez a paraméter 20 és 100 között változik. Ami a varisztor ellenállási hőmérsékleti együtthatóját (TCR) illeti, ez általában negatív.
A varisztorok kompaktak, megbízhatóak és széles üzemi hőmérséklet-tartományban jól teljesítenek Nyomtatott áramköri lapokon és SPD-kben 5-20 mm átmérőjű kis lemezes varisztorok találhatók. A nagyobb teljesítmények eloszlatására 50, 120 és több milliméteres teljes méretű blokkvarisztorokat használnak, amelyek képesek kilojoule energiát eloszlatni egy impulzusban, és több tízezer amper áramot vezetnek át rajtuk, miközben nem veszítenek a hatékonyságból.
Minden varisztor egyik legfontosabb paramétere a válaszidő. Bár a varisztor jellemző aktiválási ideje nem haladja meg a 25 ns-ot, és egyes áramkörökben ez is elegendő, ennek ellenére helyenként, például az elektrosztatika elleni védelemhez, gyorsabb, legfeljebb 1 ns-os reakcióra van szükség.
Ezzel az igénnyel összefüggésben a világ vezető varisztorgyártói teljesítményük növelésére irányulnak. A cél elérésének egyik módja a többrétegű komponensek kivezetéseinek hosszának (illetve induktivitásának) csökkentése. Az ilyen CN varisztorok már méltó helyet foglaltak el az integrált áramkörök statikus kimenete elleni védelemben.
A DC varisztor névleges feszültsége (1mA) feltételes paraméter, ennél a feszültségnél a varisztoron áthaladó áram nem haladja meg az 1mA-t.A névleges feszültség a varisztor jelölésén van feltüntetve.
Az ACrms a varisztor effektív AC feszültségválasza. DC — DC feszültség működtetése.
Ezenkívül egy adott áramnál a megengedett legnagyobb feszültség szabványosított, például V @ 10A. W az alkatrész névleges teljesítménydisszipációja. J az egyetlen elnyelt impulzus maximális energiája, amely meghatározza azt az időt, amely alatt a varisztor képes lesz a névleges teljesítmény eloszlatására, miközben jó állapotban marad. Ipp - a varisztor csúcsárama, normalizálva az emelkedési idővel és az elnyelt impulzus időtartamával, minél hosszabb az impulzus, annál kisebb a megengedett csúcsáram (kiloamperben mérve).
A nagyobb teljesítmény disszipáció elérése érdekében a varisztorok párhuzamos és soros csatlakoztatása megengedett. Párhuzamos csatlakoztatás esetén fontos, hogy a paraméterekhez a lehető legközelebb eső varisztorokat válasszuk.