Varistörler - çalışma prensibi, çeşitleri ve uygulaması
Varistör, kendisine uygulanan voltajın büyüklüğüne bağlı olarak aktif direncini doğrusal olmayan bir şekilde değiştirebilen yarı iletken bir bileşendir. Aslında, doğrusal bölümü dar bir aralıkla sınırlı olan, belirli bir eşiğin üzerinde bir voltaj uygulandığında varistörün direncinin geldiği, böyle bir akım-gerilim özelliğine sahip bir dirençtir.
Bu noktada, elemanın direnci birkaç büyüklük sırasına göre keskin bir şekilde değişir - ilk on MΩ'dan Ohm birimlerine düşer. Ve uygulanan voltaj ne kadar artarsa, varistörün direnci o kadar küçülür ve küçülür. Bu özellik, varistörü modern aşırı gerilim koruma cihazlarının temelini oluşturur.
Korunan yüke paralel bağlanan varistör, bozucu akımı emer ve ısı olarak dağıtır. Ve bu olayın sonunda, uygulanan gerilim azalıp eşiğin üzerine çıktığında, varistör ilk direncini geri kazanır ve yeniden koruma işlevini yerine getirmeye hazır hale gelir.
Varistörün bir gaz kıvılcım aralığının yarı iletken bir analoğu olduğunu söyleyebiliriz, yalnızca bir varistörde, bir gaz kıvılcımından farklı olarak, başlangıçtaki yüksek direnç daha hızlı geri yüklenir, pratikte atalet yoktur ve nominal voltaj aralığı 6'dan başlar ve 1000 ve daha fazla volta ulaşır.
Bu nedenle koruma devrelerinde varistörler yaygın olarak kullanılmaktadır. yarı iletken anahtarlar, endüktif elemanlara sahip devrelerde (kıvılcımları söndürmek için) ve elektronik cihazların giriş devrelerinin bağımsız elektrostatik koruma elemanlarında.
Bir varistör üretme işlemi, toz haline getirilmiş bir yarı iletkenin bir bağlayıcı ile yaklaşık 1700 ° C sıcaklıkta sinterlenmesinden oluşur. Burada çinko oksit veya silisyum karbür gibi yarı iletkenler kullanılır. Bağlayıcı su camı, kil, vernik veya reçine olabilir. Sinterleme ile elde edilen disk şeklindeki eleman üzerine, bileşenin montaj tellerinin lehimlendiği metalizasyon ile elektrotlar uygulanmaktadır.
Geleneksel disk formunun yanı sıra varistörler çubuk, boncuk ve film formunda bulunabilir. Ayarlanabilir varistörler, hareketli kontağa sahip çubuklar şeklinde yapılmıştır. Farklı bağlara sahip silisyum karbür bazlı varistörlerin imalatında kullanılan geleneksel yarı iletken malzemeler: tirit, willit, letin, silit.
Varistörün iç çalışma prensibi, bağlayıcı kütle içindeki küçük yarı iletken kristallerin kenarlarının birbiriyle temas halinde olması ve iletken devreler oluşturmasıdır. İçlerinden belirli bir büyüklükte bir akım geçtiğinde, kristallerin yerel olarak aşırı ısınması meydana gelir ve devrelerin direnci azalır. Bu fenomen, varistörün CVC doğrusal olmama durumunu açıklar.
Varistörün ana parametrelerinden biri, rms tepki gerilimi ile birlikte, statik direncin dinamik dirence oranını gösteren doğrusal olmama katsayısıdır. Çinko oksit bazlı varistörler için bu parametre 20 ila 100 arasında değişir. Varistör direncinin sıcaklık katsayısına (TCR) gelince, genellikle negatiftir.
Varistörler kompakt, güvenilirdir ve çok çeşitli çalışma sıcaklıklarında iyi performans gösterir.Baskı devre kartlarında ve SPD'lerde 5 ila 20 mm çapında küçük disk varistörleri bulabilirsiniz. Daha yüksek güçleri dağıtmak için, toplam boyutları 50, 120 ve daha fazla milimetre olan, bir darbede kilojoule enerji dağıtabilen ve aralarından on binlerce amperlik akımları geçirebilen ve verimliliği kaybetmeyen blok varistörler kullanılır.
Herhangi bir varistörün en önemli parametrelerinden biri tepki süresidir. Bir varistörün tipik aktivasyon süresi 25 ns'yi geçmemesine ve bazı devrelerde bu yeterli olmasına rağmen, yine de bazı yerlerde, örneğin elektrostatiklere karşı koruma için, 1 ns'den fazla olmayan daha hızlı bir yanıt gereklidir.
Bu ihtiyaçla bağlantılı olarak dünyanın önde gelen varistör üreticileri performanslarını artırma çabalarına yön vermektedirler. Bu amaca ulaşmanın bir yolu, çok katmanlı bileşenlerin terminallerinin uzunluğunu (sırasıyla endüktansı) azaltmaktır. Bu tür CN varistörleri, entegre devrelerin statik çıkışına karşı korumada zaten değerli bir yer edinmiştir.
DC varistör anma gerilimi (1mA) koşullu bir parametredir, bu gerilimde varistörden geçen akım 1mA'yı geçmez.Nominal gerilim, varistörün işaretinde belirtilmiştir.
ACrms, varistörün rms ac voltaj yanıtıdır. DC — DC gerilim çalıştırması.
Ek olarak, belirli bir akımda izin verilen maksimum voltaj standardize edilmiştir, örneğin V @ 10A. W, bileşenin nominal güç dağılımıdır. J, varistörün iyi durumda kalırken nominal gücü dağıtabileceği süreyi belirleyen, emilen tek bir darbenin maksimum enerjisidir. Ipp - soğurulan darbenin yükselme süresi ve süresi ile normalize edilen varistörün tepe akımı, darbe ne kadar uzunsa, izin verilen tepe akımı o kadar düşük olur (kiloamper cinsinden ölçülür).
Daha fazla güç dağılımı elde etmek için varistörlerin paralel ve seri bağlantısına izin verilir. Paralel bağlandığında, varistörlerin parametrelere mümkün olduğunca yakın seçilmesi önemlidir.