Varistori

Varistori (eng. vari (able) - variable (resi) stor - resistor) - puolijohdevastus , jonka sähkövastus ( johtavuus ) riippuu epälineaarisesti käytetystä jännitteestä , eli sillä on epälineaarinen symmetrinen virta-jännite -ominaisuus ja siinä on kaksi lähtöä. Sillä on kyky pienentää resistanssiaan jyrkästi miljardeista kymmeniin ohmiin , kun siihen kohdistettu jännite nousee kynnysarvon yläpuolelle [1] . Jännitteen kasvaessa resistanssi pienenee entisestään. Koska seurantavirtoja ei esiinny äkillisten jännitteen muutosten aikana, varistorit ovat pääelementti ylijännitesuojalaitteiden (SPD) tuotannossa.

Valmistus

Varistorit valmistetaan sintraamalla noin 1700 °C: n lämpötilassa puolijohde, pääasiassa jauhemaista piikarbidia (SiC) tai sinkkioksidia (ZnO) ja sideainetta (esim. savea , nestemäistä lasia , lakkaa , hartsia ). Seuraavaksi syntyneen elementin kaksi pintaa metalloidaan (yleensä elektrodit ovat levyjen muodossa) ja metallilankajohtimet juotetaan niihin.

Rakenteellisesti varistorit valmistetaan yleensä levyjen, tablettien, tankojen muodossa; On helmi- ja kalvovaristoreja. Liikkuvalla koskettimella varustettuja sauvan viritysvaristoreita käytetään laajalti.

Ominaisuudet

Varistorien ominaisuuksien epälineaarisuus johtuu useiden piikarbidikiteiden (tai muun puolijohteen) kosketuspintojen paikallisesta kuumenemisesta. Kun lämpötila nousee paikallisesti kiteiden rajoilla, jälkimmäisen vastus vähenee merkittävästi, mikä johtaa varistorien kokonaisresistanssin laskuun.

Yksi varistorin pääparametreista - epälineaarisuuskerroin λ - määräytyy sen staattisen vastuksen R suhteesta dynaamiseen vastukseen Rd :

missä U on jännite, I on varistorivirta

Epälineaarisuuskerroin on alueella 2-10 SiC-varistoreilla ja 20-100 ZnO-varistoreilla.

Varistorin resistanssin lämpötilakerroin (TCR) on negatiivinen arvo.

Sovellus

Pienjännitevaristorit on valmistettu käyttöjännitteelle 3 - 200 V ja virralle 0,0001 - 1 A ; suurjännitevaristorit - käyttöjännitteelle 20 kV asti .

Varistoreita käytetään matalataajuisten virtojen ja jännitteiden stabiloimiseen ja säätelyyn, analogisissa tietokoneissa  - eksponentioimiseen, juurien poimimiseen ja muihin matemaattisiin operaatioihin, ylijännitesuojapiireissä ( esimerkiksi suurjännitejohdot , tietoliikennelinjat, sähkölaitteet) jne. .

Suurjännitevaristoreita käytetään ylijännitesuojainten valmistukseen .

Elektronisina komponentteina varistorit ovat halpoja ja luotettavia, kestävät merkittäviä sähköisiä ylikuormituksia ja voivat toimia korkeilla taajuuksilla (jopa 500 kHz ). Haittoja ovat merkittävä matalataajuinen kohina ja ikääntyminen - parametrien muutos ajan kuluessa ja lämpötilan vaihteluiden myötä.

Varistorimateriaalit

Tiriitti , viliitti , latina , siliitti  ovat puolijohdemateriaaleja, jotka perustuvat piikarbidiin , jossa on erilaisia ​​sidoksia. Sinkkioksidi  on uusi materiaali varistoreihin.

Vaihtoehdot

Varistorien ominaisuuksia kuvattaessa käytetään pääasiassa seuraavia parametreja [1] :

• Luokittelujännite U n  - jännite tietyllä virralla (yleensä 1 mA), ehdollinen parametri tuotteiden merkitsemiseksi;
• Suurin sallittu jännite U m tasavirralle ja vaihtovirralle (rms tai tehollinen arvo), vaihtelee useista volteista useisiin kymmeniin kV; voidaan ylittää vain ylijännitteillä;
• Nimelliskeskimääräinen tehohäviö P on teho watteina (W), jonka varistori voi haihduttaa koko käyttöikänsä aikana säilyttäen parametrit määritellyissä rajoissa;
• Suurin pulssivirta I pp ( Peak Surge Current ) ampeereina (A), jolle nousuaika ja pulssin kesto normalisoidaan;
• Suurin sallittu absorboitunut energia W ( Absorptioenergia ) jouleina (J), kun se altistetaan yhdelle pulssille;
• Kapasitanssi C o mitattuna suljetussa tilassa tietyllä taajuudella; riippuu käytetystä jännitteestä - kun varistori siirtää suuren virran itsensä läpi, se putoaa nollaan.

Varistorin käyttöjännite valitaan sallitun dissipaatioenergian ja suurimman jännitteen amplitudin perusteella. On suositeltavaa, että vaihtojännitteellä se ei ylitä 0,6 U n ja vakiojännitteellä - 0,85 U n . Esimerkiksi verkkoon, jonka tehollinen jännite on 220 V (50 Hz), asennetaan yleensä varistorit, joiden luokitusjännite on vähintään 380 ... 430 V.

Katso myös

• zener diodi
• vaihtokauppa
• Coherer
• Dinistor

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Shelestov, 2002 .

Kirjallisuus

• V. G. Gerasimov, O. M. Knyazkov, A. E. Krasnopolsky, V. V. Sukhorukov. Teollisuuselektroniikan perusteet: Oppikirja lukioille / Toim. V. G. Gerasimova. - 2. painos, tarkistettu. ja ylimääräistä - M . : Korkeakoulu, 1978.
• Elektroniikka: Encyclopedic Dictionary / V. G. Kolesnikov (päätoimittaja). - 1. painos - M . : Sov. Encyclopedia, 1991. - S.  54 . - ISBN 5-85270-062-2 .
• I. P. Shelestov. Hyödyllisiä kaavioita. Kirja 5 . - M. : SOLON-R, 2002. - 240 s. - (Radioamatöörit). - 7000 kappaletta.  — ISBN 5-93455-167-1 .