Варистор это что: Что такое варистор и области его применения

Варистор | это… Что такое Варистор?

Обозначение на схеме

Вари́стор (англ. vari(able) (resi)stor — переменный резистор) — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода. Благодаря отсутствию сопровождающих токов при скачкообразном изменении приложенного напряжения, варисторы являются основным элементом для производства устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В русскоязычной литературе часто применяется термин разрядник^{[источник не указан 288 дней]} для обозначения варистора или устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) на основе варистора.

Содержание 1 Изготовление 2 Свойства 3 Применение 4 Параметры 5 Литература 6 Ссылки

Изготовление

Изготавливают варисторы спеканием при температуре около 1700 °C полупроводника — преимущественно порошкообразного карбида кремния SiC или оксида цинка ZnO, и связующего вещества (глина, жидкое стекло, лаки, смолы и др.

). Далее поверхность полученного элемента металлизируют и припаивают к ней выводы.

Конструктивно варисторы выполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые и плёночные варисторы. Широкое распространение получили стержневые подстроечные варисторы с подвижным контактом.

Вольт-амперные характеристики варисторов: синие — на основе ZnO, красные — на основе SiC.

Разные варисторы

Свойства

Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней многочисленных кристаллов карбида кремния (или иного полупроводника). При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.

Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности λ — определяется отношением его статического сопротивления R к динамическому сопротивлению R_d:

,

где U и I — напряжение и ток варистора.

Коэффициент нелинейности лежит в пределах 2-10 у варисторов на основе SiC и 20-100 у варисторов на основе ZnO.

Температурный коэффициент сопротивления варистора — отрицательная величина.

Применение

Низковольтные варисторы изготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 В и ток от 0,1 мА до 1 А; высоковольтные варисторы — на рабочее напряжение до 20 кВ.

Варисторы применяются для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, в аналоговых вычислителях — для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий, в цепях защиты от перенапряжений (например, высоковольтные линии электропередачи, линии связи, электрические приборы) и др.

Высоковольтные варисторы применяются для изготовления ограничителей перенапряжения.

Как электронные компоненты, варисторы дёшевы и надёжны, способны выдерживать значительные электрические перегрузки, могут работать на высокой частоте (до 500 кГц). Среди недостатков — значительный низкочастотный шум и старение — изменение параметров со временем и при колебаниях температуры.

Параметры

• Вольт-амперная характеристика
• Классификационное напряжение, В — напряжение при определённом токе (обычно изготовители указывают при 1 мА), практической ценности не представляет.
• Рабочее напряжение (Operating voltage) В (для пост. тока Vdc и Vrms — для переменного) — диапазон — от нескольких В до нескольких десятков кВ; данное напряжение должно быть превышено только при перенапряжениях.
• Рабочий ток (Operating Current), А — диапазон — от 0,1 мА до 1 А
• Максимальный импульсный ток (Peak Surge Current), А
• Поглощаемая энергия (Absorption energy), Дж
• Коэффициент нелинейности
• Температурные коэффициенты (статич. сопротивления, напряжения, тока) — для всех типов варисторов не превышает 0,1 % на градус

Литература

• В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский, В. В. Сухоруков (Под ред. В. Г. Герасимова). Основы промышленной электроники: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1978.
• В. Г. Колесников (главный редактор). Электроника: Энциклопедический словарь. — 1-е изд. — М.: Сов. энциклопедия, 1991. — С. 54. — ISBN 5-85270-062-2

Ссылки

• Устройства защиты от импульсных перенапряжений. Компонентная база УЗИП

что это такое, принцип работы, применение, обозначение на схемах

Содержание статьи:

• 1 Что такое варистор
  • 1.1 Виды варисторов
• 2 Основные характеристики варисторов
  • 2.1 Маркировка и обозначение варисторов на схемах
• 3 Принцип работы варистора

Варистор — что это такое, принцип работы, применение, обозначение на схемах

Варистор — это полупроводниковый элемент, который предназначен для защиты электронных схем от скачков напряжения. По сути, варистор — это тот же самый резистор, основным параметром которого является сопротивление, которое зависит от поступающего на него напряжения.

Основным предназначением варисторов является защита радиоэлектронных цепей от перенапряжения. Основной характеристикой варисторов является вольт-амперная составляющая. Именно она и будет изменяться в зависимости от величины напряжения, которое проходит через варистор.

Таким образом, становится понятно, как именно работает варистор и для чего он нужен. В этой статье сайта САМ Электрик ИНФО https://samelektrikinfo.ru/ будет рассказано о том, что такое варистор, как он работает и устроен, а также, какое имеет обозначение на схемах. Данная статья носит ознакомительный характер и предназначена она в первую очередь для начинающих радиолюбителей.

Что такое варистор

Варистор — это полупроводник, резистор, по сути, проводимость которого всецело зависит от проходящего напряжения. Варисторы служат для защиты электронных элементов на плате от сильных скачков напряжения. Любой варистор имеет два вывода, а основным его параметром является нелинейная вольт-амперная характеристика, обозначающаяся в виде «ВАХ».

Стабилизация напряжения — вот главная задача варистора. Происходит это благодаря одной маленькой особенности, поскольку варисторы умеют автоматически менять своё сопротивления в зависимости от напряжения в цепи. И если вдруг в цепи возникает большое перенапряжение, то варистор просто замкнёт цепь и, не даёт тем самым выйти из строя другим элементам на плате.

Виды варисторов

Существует два принципиально разных вида варисторов, это высоковольтные и низковольтные варисторы. Высоковольтные варисторы рассчитаны на работу в цепях до 20 кВ, а низковольтные варисторы работают в цепях от 3 до 200 Вольт.

Именно низковольтные варисторы и получили наибольшую популярность в различных радиоустройствах, которыми мы привыкли пользоваться на сегодняшний день. Изготавливаются варисторы из карбида кремния и оксида цинка, с последующим покрытием данных элементов металлом.

Основные характеристики варисторов

Все варисторы имеют следующие характеристики, которые важно брать во внимание каждому начинающему радиолюбителю:

• рабочее напряжение варистора, оно может быть от двух Вольт и заканчиваться десятками киловольт;
• время срабатывания варистора, оно измеряется в наносекундах;
• емкость варистора, всецело зависит от напряжения в цепи;

• полная энергия поглощения, которая измеряется в Джоулях;
• максимальный импульсный ток, который измеряется в Амперах.

Также любой варистор имеет такую характеристику, как допустимое отклонение, которое измеряется в процентах. Далее рассмотрим, как обозначается варистор на схемах, какую маркировку он имеет.

Маркировка и обозначение варисторов на схемах

Варисторы имеют как графическое, так и буквенное обозначение

, которое наносится прямо на их корпус.

Обычно на корпусе варисторов указываются определенные характеристики этого полупроводника, такие как:

• форм-фактор варистора;
• допустимое отклонение;
• максимальное рабочее напряжение;
• диаметр варистора.

Также на корпусе может быть указан тип варистора, оксидно-цинковый или металлооксидный. При этом стоит заметить, что каждый производитель варисторов имеет право устанавливать свою собственную маркировку этого устройства.

Принцип работы варистора

Варистор работает следующим образом. Его сопротивление при работе в обычном режиме большое. При значительном повышении напряжения сопротивление варистора начинает снижаться. Таким образом, происходит регулировка и защита электронной цепи.

Следует учитывать, что при установке на входе в электроцепи варистор добавляет свою емкость к уже существующей емкости. Поэтому данную особенность важно учитывать при проектировании всей линии.

Варистор — что это такое, принцип работы, применение, обозначение на схемах

Поделиться с друзьями

A Устройство защиты от перенапряжения

Схемы и электроника составляют значительную часть нашей жизни и повседневной деятельности. К сожалению, скачки напряжения могут возникать по нескольким причинам и вызывать повреждения электронных систем. Однако вы можете использовать варисторы из оксида металла для защиты цепи. Эти варисторы не новы, потому что они появились в начале 70-х годов и стали предпочтительным методом защиты цепей. MOV

идеально подходят для различных применений, особенно на печатных платах. Вот все, что вам нужно знать об этом электронном компоненте.

 

Что такое металлооксидные варисторы?

Проще говоря, оксидно-металлический варистор — это переменный резистор, но с небольшим поворотом. В отличие от потенциометра, он может изменять сопротивление в зависимости от входного напряжения. Увеличение напряжения уменьшает сопротивление, а уменьшение напряжения увеличивает сопротивление.

Благодаря этому электрическому свойству варистор пригодится в технологиях защиты цепей.

Как работает MOV?

Металлооксидные варисторы выпускаются с широким диапазоном колебаний напряжения от 10 В до более 1000 В переменного или постоянного тока. Поэтому выбрать или сконструировать его проще, если известно напряжение питания.

Например, если напряжение питания составляет 120 В, выберите кремниевый или оксидно-металлический варистор с немного более высоким среднеквадратичным напряжением, например, 130 В. Если питание 230 В, выберите варистор со среднеквадратичным значением 260 В.

Помимо напряжения питания, также важно понимать переходный импульс мощности и импеданс источника. Выбрать правильный MOV для входящих линий и фазных переходных процессов сложно, поскольку характеристики источника питания неизвестны. Поэтому выбор варистора для защиты электрической цепи от всплесков и переходных процессов обычно является обоснованным предположением.

Однако при работе с током максимальный выброс, который может выдержать варистор, зависит от количества повторений импульса и длительности импульса переходного процесса.

Можно сделать предположение о длительности переходного импульса, которая обычно составляет 20–50 микросекунд.

Тем не менее, варистор может перегреться, если пиковый импульсный ток недостаточен. Следовательно, он должен быстро рассеять поглощенную импульсную энергию переходного процесса и вернуться в состояние до импульса, чтобы предотвратить катастрофический отказ.

Конструкция MOV

Металлооксидные варисторы содержат один основной компонент: керамический порошок оксида металла. Наиболее часто используемым материалом для варистора является оксид цинка (зерна ZnO), но также могут работать оксиды кобальта, висмута и марганца.

Два металлических электрода удерживают зерна ZnO на месте, и каждое зерно создает диодный переход с соседним. Таким образом, MOV похож на пары диодов, соединенных последовательно.

Небольшое напряжение на электродах приводит к обратному току утечки, но большое напряжение ослабляет и разрушает краевые переходы диода. Эта проблема возникает из-за лавинного пробоя и туннелирования электронов.

Тем не менее, варистор начинает работать только тогда, когда напряжение на соединительных проводах превышает пороговое значение. Таким образом, вы должны соединить их последовательно, если вы хотите получить высокое номинальное напряжение. Но если вы предпочитаете более эффективное управление энергией, подключайте их параллельно.

Электрические характеристики MOV

Чтобы понять свойства MOV, необходимо знать его электрические характеристики, в том числе следующие:  

Статическое сопротивление

Когда вы строите график зависимости напряжения MOV от сопротивления, сопротивление находится на пике при стандартном напряжении. Однако с ростом напряжения сопротивление уменьшается.

Кривая статического сопротивления

 

Этот график важен, потому что он помогает понять величину сопротивления в MOV при различных напряжениях.

ВАХ

Согласно закону Ома ВАХ линейного резистора представляет собой прямую линию. Но с варистором он образует две симметричные двунаправленные кривые. Кривая напоминает характеристики двух встречных стабилитронов.

 

В непроводящем состоянии варисторное устройство имеет высокое сопротивление и сохраняет это сопротивление примерно до 200 В. Однако, если диапазон напряжения составляет 200-250 В, сопротивление уменьшается, позволяя току проходить через устройство. Этот небольшой ток образует небольшие кривые на графике.

Однако, как только напряжение превышает 250 В (номинальное/зажимное напряжение), варисторное устройство обеспечивает лучшую электрическую проводимость, пропуская около 1 мА.

Сопротивление MOV значительно снижается, если скачки переходного напряжения равны или превышают напряжение фиксации. В этот момент лавинный эффект полупроводникового материала эффективно превращает варистор в проводник.

Емкость MOV

Поскольку MOV имеет два электрода, он действует как диэлектрическая среда и создает эффект конденсатора. Значение емкости зависит от площади, которая обратно пропорциональна толщине.

Тем не менее, допустимая емкость варистора не является проблемой в цепях постоянного тока, поскольку она остается постоянной до тех пор, пока диапазон рабочего напряжения постоянного тока устройства не сравняется с фиксирующим напряжением.

Однако в цепях переменного тока емкость может влиять на общее сопротивление тела, что приводит к току утечки. Поскольку MOV подключается к защищаемому устройству параллельно, сопротивление уменьшается по мере увеличения частоты. Такой сценарий увеличивает ток утечки, создавая непроводящую область утечки на кривой V-I.

Значение реактивного сопротивления MOV можно рассчитать по следующей формуле:

Xc = 1/2πfC

Xc — емкостное сопротивление, f — частота переменного тока, но их рабочие механизмы аналогичны MOV. Варисторы нелинейны и зависят от напряжения, их сопротивление изменяется автоматически в зависимости от источника питания.

 

Предохранитель А

 

Варисторы обеспечивают почти полную защиту от катастрофических отказов, а такие устройства, как варистор Littelfuse, обеспечивают самый широкий диапазон защиты цепи. Однако устройство может получить необратимое повреждение, если подавляемое им напряжение слишком велико.

Автоматические выключатели

 

Поскольку даже небольшие пики вызывают незначительные повреждения, устройство со временем становится медленнее, и производители обычно объясняют срок службы устройства с помощью диаграммы.

Энергетическая ценность также влияет на срок службы варистора. Высокая номинальная энергия изменяет переходные импульсы, с которыми может справиться устройство, что повышает фиксирующее напряжение при каждом кратковременном сбое.

Вы можете повысить производительность, подключив несколько MOV параллельно. Кроме того, вы можете повлиять на время отклика, изменив индуктивность выводов компонента и конструкцию монтажа.

Стоит отметить, что металлооксидный варистор может работать как при прямом, так и при обратном смещении.

Технические характеристики MOV

Прежде чем выбрать металлооксидный варистор, необходимо знать его параметры, в том числе следующие:

Максимальное рабочее напряжение варистора ток ниже указанного значения.

Напряжение фиксации

Относится к напряжению, при котором варистор начинает проводить ток, рассеивая импульсный ток.

Импульсный ток

Импульсный ток — это пиковый ток, с которым устройство может справиться без каких-либо повреждений, и производители обычно выражают его как ток в течение заданного времени.

Варистор

 

Сдвиг напряжения

Изменение напряжения после скачка переходного напряжения называется сдвигом напряжения.

Поглощение энергии

Относится к максимальному количеству энергии, которое варистор может рассеять за указанный период времени. Стандартный переходный процесс x/y выражает эту энергию, где x представляет собой нарастание переходного процесса, а y представляет собой время для достижения половинного пикового значения. Вы можете определить это значение, запитав устройства в контролируемой цепи определенными значениями.

Время отклика

После выброса период, который требуется MOV для начала проведения, является временем отклика (обычно 100 нс).

Максимальное напряжение сети переменного тока

Также называемое максимальным среднеквадратичным напряжением сети, это значение обычно превышает фактическое среднеквадратичное напряжение сети. Пиковое напряжение и напряжение варистора не должны перекрываться, так как это может сократить срок службы электронных компонентов.

Ток утечки

Наконец, ток утечки протекает через варистор при работе ниже предельного напряжения и без перенапряжения в цепи.

Как использовать MOV в вашей цепи?

В большинстве случаев MOV устанавливается рядом с предохранителем параллельно в цепи, как показано ниже:  

MOV подключается параллельно.

 

Когда скачков напряжения нет, сопротивление в MOV-устройстве будет очень высоким, поэтому через него не будет протекать ток. Вместо этого все это течет в цепь.

Однако всплеск, превышающий диапазон переменного напряжения, происходит сразу на MOV, поскольку он параллелен источнику питания. Такие выбросы снижают значение электрического сопротивления в MOV, пропуская ток.

Поскольку сопротивление резко снижается, ток, протекающий через MOV, становится очень высоким, что выглядит как короткое замыкание. Этот поток перегорает связанный предохранитель и отключает подачу питания в цепь.

Однако скачки напряжения обычно не длятся достаточно долго, чтобы перегорел предохранитель, поэтому цепь возобновляет нормальную работу, не требуя замены предохранителя.

Но каждый всплеск напряжения оставляет след на варисторе, поэтому катастрофический отказ MOV означает, что он должен был подвергнуться множественным всплескам.

При проектировании схемы используйте следующие советы.

1. Определите постоянное рабочее напряжение, которое будет поступать на варистор. Не забудьте выбрать MOV с максимальным переменным/постоянным напряжением, которое соответствует приложенному напряжению или превышает его. В идеале оно должно быть на 10-15% больше сетевого напряжения. Однако, если вы хотите максимально минимизировать утечки, используйте варистор с высоким рабочим напряжением.
2. Определите поглощение энергии MOV-устройством в случае скачка напряжения. Выберите варистор, который рассеивает больше энергии, эквивалентной или немного превышающей требуемую мощность рассеивания энергии в цепи во время скачка напряжения.
3. Также определите импульсный ток через варистор. Лучше выбрать варистор с номинальным импульсным током, равным или превышающим требуемый номинальный ток для любого всплеска, который может возникнуть в цепи.

 

MOV на печатной плате

 

4. Аналогичным образом определите требуемую рассеиваемую мощность в цепи, затем выберите MOV с такой же или большей номинальной мощностью.
5. При работе с характеристиками энергии, перенапряжения и тока лучше всего выбирать варисторы с максимально возможными номиналами. Если нет, убедитесь, что они превышают то, что вы ожидаете в цепи.
6. Наконец, выберите MOV, который может обеспечить требуемое напряжение фиксации. Вы можете определить это значение на основе максимального значения напряжения, допустимого для входа/выхода во время всплеска.

 

Применение MOV

Применение варисторов включает следующее:

• Защита от перенапряжения, скачков напряжения, междуфазных разрядов, дугообразования и коммутации
• Защищает устройства от сбоев
• Предотвращает отказы коммутационных устройств, таких как транзисторы, МОП-транзисторы и тиристорные мосты

• Защита от перенапряжения для обычных электронных устройств, таких как mp3-плееры, цифровые камеры и т. д.
• Защита промышленных энергосистем, систем передачи данных, линий переменного и постоянного тока и т. д.
• Используется в адаптерах и полосках

 

Резюме

В заключение, MOV обладают уникальными электрическими свойствами, что делает их критически важными для электронных устройств. Это простой компонент с небольшим количеством варисторных материалов, но он очень удобен для защиты от скачков напряжения переменного тока. Если у вас есть какие-либо вопросы об этом устройстве, свяжитесь с нами для получения более подробной информации.

Все, что вам нужно знать

Вы ищете инструмент для защиты вашей цепи от скачков напряжения? Возможно, вы страдали от короткого замыкания в прошлом, и вам нужно использовать компонент, чтобы предотвратить повторение проблемы. Если это так, вы пришли в нужное место. Варистор на основе оксида металла представляет собой круглый компонент оранжевого или синего цвета, часто присутствующий на стороне входа переменного тока в цепи питания.

Варистор — это переменный резистор, который может изменять сопротивление в зависимости от подаваемого напряжения. В этой статье вы узнаете, как защитить цепи от скачков напряжения с помощью варистора и управлять энергоемкостью вашей цепи с помощью этих автоматических выключателей.

Что такое металлооксидный варистор?

Проще говоря, металлооксидный варистор — это переменный резистор. Однако, в отличие от потенциометров, варистор на основе оксида металла может изменять свое сопротивление в электронных устройствах в зависимости от того, какое напряжение вы прикладываете.

Если приложенное переходное напряжение увеличивается, сопротивление уменьшается. Этот аспект очень полезен, так как защита от перенапряжения часто применяется для защиты электрических сетей.

синие металлооксидные варисторы

Конструкция металлооксидного варистора

Металлооксидный варистор представляет собой резистор, зависящий от напряжения. Варистор из оксида металла состоит примерно на 90% из оксида цинка и на 10% из оксидов других металлов. Типичные варисторы из оксида металла изготавливаются из керамических материалов, таких как зерна оксида цинка.

Варисторы оксида металла

Особенности оксида металла

Особенности варистора оксида металла включают в себя:

• Изоляционная стойкость составляет 1000 МОНС
• DC напряжение от 175V до 1200V
• 733 AC101733.
• Рабочая температура от -55 до +85°C

Давайте посмотрим, как можно использовать металлооксидный варистор для защиты цепей в случае скачков напряжения. Вот несколько советов по разработке курса, обеспечивающего полную защиту.

• Во-первых, при выборе металлооксидного варистора необходимо определить постоянное рабочее напряжение. Вы можете выбрать варистор с более высоким рабочим напряжением, чтобы добиться минимально возможного тока утечки. Выбор варистора с максимальным номинальным напряжением на 10-15% выше для технологий защиты цепи.
• Далее вам необходимо выбрать варистор, который способен рассеивать больше энергии, чем требуется для рассеивания энергии в течение сдвига выброса. Вы рассчитываете по максимальной нагрузке варистора во время скачка напряжения с учетом окружающей среды и спецификаций.
• Затем учтите импульсный или пиковый переходный ток через ваш варистор и выберите варистор с фактическим номинальным импульсным током, немного превышающим номинальный ток, необходимый для события.
• Будет лучше, если вы выберете модель, обеспечивающую необходимое напряжение фиксации. Вы можете выбрать напряжение фиксации на основе приблизительного максимального значения напряжения, при котором выход или вход схемы должны появляться во время события.

варисторы из оксида металла

Как использовать варистор на основе оксида металла в вашей цепи

Варисторы часто используются в электронных схемах параллельно с цепью, которую вам необходимо защитить.

Когда напряжение находится в пределах номинального значения, сопротивление варистора будет высоким, и ток будет течь по цепи, а не через варистор.

Однако, когда происходит всплеск напряжения, он возникает на варисторе параллельно сети переменного тока. Высокое напряжение уменьшает значение сопротивления вашего варистора, и это будет похоже на короткое замыкание.