Варистор характеристики к275: B72210-S 271-K101 (S10K275), 275 В, 43 Дж, Варистор, EPCOS

Содержание

Варисторы. Виды и работа. Применение и особенности

Среди современных полупроводниковых приборов особое место занимают изделия под названием «варисторы». Эти электронные компоненты примечательны тем, что способны изменять свое сопротивление под действием приложенного к ним внешнего напряжения.

Работа основана на нелинейной зависимости внутреннего сопротивления от действующего в цепи напряжения. Этим он принципиально отличается от обычных резистивных элементов, аналогичный показатель у которых постоянен. Их также не следует путать с другими регулировочными приборами – потенциометрами (переменными резисторами), сопротивление которых меняется механически.

Нелинейная зависимость проводимости варисторов от приложенного напряжения широко используется при построении самых различных функциональных узлов и электронных схем. Эти приборы традиционно применяются в следующих случаях:

При необходимости защиты электрических сетей и соответствующего оборудования от перенапряжений.
Для управления параметрами радиоэлектронных схем самого различного назначения.
Когда возникает потребность в регулируемых элементах с высокой нагрузочной способностью.

Важно отметить, что собственное сопротивление варистора достаточно велико (1-2 мегома). При превышении напряжением порогового значения оно резко уменьшается, что приводит к «пробою» полупроводникового элемента и выделении излишков энергии в виде тепла.

Это свойство таких устройств широко используется для защиты электрических цепей от значительных скачков напряжения. Варисторы устанавливаются в цепях с любыми видами действующих напряжений (переменными или постоянными). Они отличаются сравнительно низкой стоимостью и способностью выдерживать большие нагрузки. Эти элементы востребованы как в высоковольтных установках с действующими напряжениями до 20 кВ, так и в низковольтном оборудовании с аналогичными показателями, не превышающими 200 В.

Варисторы используются при необходимости регулировки и стабилизации токовой компоненты в защитных устройствах самого различного типа. Нередко они встречаются в конструкциях современных сетевых фильтров, а также в БП мобильных телефонов, в бытовой технике и т.п.

Виды

Варисторы по величине управляющего их работой напряжения подразделяются на высоковольтные и низковольтные. Первые из этих изделий выдерживают значительные по величине потенциалы (до 20 кВ) и чаще всего применяются в системах защиты от импульсных перенапряжений.

Для низковольтных номинальное управляющее напряжение варьируется в пределах от 3 до 200 В. Эти изделия обычно используются в устройствах защиты электронных цепей с небольшими по величине токами (до 1 Ампера включительно). Основное место, где они устанавливаются в приборах – это входные и выходные цепи источников питания.

По своему исполнению (внешнему виду) эти полупроводниковые элементы бывают прямоугольными, овальными, дисковыми и похожими на колбочки. Помимо этого они различаются по номинальному напряжению, для работы с которым предназначены.

Основные характеристики изделий

К числу показателей, характеризующих работу этих полупроводниковых элементов, относят:

Максимальное рабочее напряжение.
Номинальный и предельно допустимый ток.
Собственная емкость.
Время срабатывания элемента (инерционность).

Первый из показателей для большинства приборов достигает 20 кВ, а предельно допустимый токовый импульс может превышать 100 А.

Время срабатывания защитного перехода варистора при резком скачке напряжения составляет порядка 25 нс. Такой скорости вполне достаточно для решения многих технических задач, но в некоторых случаях оно не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Сегодня появились более скоростные изделия, изготавливаемые по технологии smd-резистора со временем срабатывания от 0,5 нс.

Особенности изготовления и эксплуатации

Варисторы изготавливаются на основе карбида кремния или оксида цинка. При их производстве используются особые технологии, состоящие в спекании одного из материалов со связующими добавками (это могут быть глина, смола или стекло).

По завершении основных операций полупроводниковая заготовка металлизируется с обеих сторон с последующим креплением к плоскостям металлических отводов. На завершающем этапе работ на практически готовое изделие наносят защитный слой из лакокрасочных составов.

При эксплуатации в нормальных условиях варистор имеет сравнительно большое сопротивление, снижающееся при достижении напряжением предельного значения. При этом прибор переходит в другое состояние, позволяющее использовать его в качестве защитного элемента.

Как маркируются варисторы

оизводитель использует для обозначения «свою» маркировку, что заметно усложняет их идентификацию (распознавание) по рабочим параметрам и областям применения. Самые распространенные образцы из серии варисторов российского производства имеют маркировку «К275». Типичные представители зарубежных изделий обозначаются набором символов («7n471k», «kl472m» и т. п.).

Обозначение «CNR-10d751k», в частности, расшифровывается так:

«CNR» означает, что данный варистор изготовлен на основе оксида металла.
«d» указывает на то, что он выполнен в виде диска.
«10» – диаметр элемента, а «751» – напряжение срабатывания для данного изделия. Значение этого показателя определяется путем умножения 75 на десять в степени, на которую указывает последняя цифра (в данном случае – единица).

То есть для этого варистора предельное напряжение срабатывания можно получить умножением 75 на десять в первой степени. В результате получается 750 В. Последний значок «k» означает предельное отклонение напряжения от номинала, которое, как правило, не превышает 5,10 или 20% в каждую из сторон.

Достоинства и недостатки

К достоинствам варисторов относят:

Стабильность работы при значительных нагрузках.
Независимость от частотного фактора.
Длительные сроки службы.
Простота изготовления и дешевизна изделия.

Помимо этого варисторы как элементы защиты электрических цепей от перенапряжений отличаются сравнительно высоким быстродействием. Отмечается, что скорость срабатывания некоторых образцов не превышает десятков и даже единиц наносекунд.

Несмотря на перечисленные достоинства варисторов, они все же не лишены некоторых недостатков. К основным минусам этих элементов принято относить:

Генерация низкочастотных помех, мешающих работе электронных схем.
«Старение» полупроводников (потеря ими своих начальных свойств и характеристик).
Высокие значения собственной емкости, достигающие тысяч пикофарад. Этот параметр в определенных условиях отрицательно влияет на работоспособность варистора.

К перечисленным недостаткам следует добавить проблемы с рассеиванием энергии на приборе при достижении рабочим напряжением максимальных значений.

Особенности выбора варисторов

Для правильного подбора нужного типа варистора, устанавливаемого в конкретную электрическую цепь, потребуется определиться со следующими параметрами:

Напряжение и нагрузочная способность источника питания.
Внутреннее сопротивление и предельное напряжение для данного варистора.
Предельное значение токовой составляющей через этот элемент.
Допустимое время действия максимальных токов и количество циклов включения-выключения прибора.

В случае неправильного подбора предельных токовых параметров варистора после установки в электрическую цепь он быстро выйдет из строя.

Для продления срока службы используемого прибора рекомендуется выбирать его предельные параметры с небольшим запасом. Для безотказной работы этого электронного изделия большое значение имеет скорость рассеивания тепловой энергии, а также его способность восстанавливаться после резкого скачка напряжения.

Особенности включения и схемное обозначение

На большинстве электрических схем варисторы обозначаются подобно тому, как это делается для обычных резисторов. Единственное отличие состоит в том, что в этом случае рядом с обозначением элемента ставится значок «U» с наклонным отрезком прямой. Наличие «косой» черты указывает на то, что сопротивление этого элемента зависит от напряжения в цепи.

Нередко на электрических схемах указанный элемент обозначается сразу двумя буквами («R» и «U») с добавлением номера по порядку следования (RU1, RU2 и т. д.).

Известно множество вариантов включения варисторов в электрическую схему. Однако для всех этих способов общим остается одно – варистор всегда подключается параллельно источнику питания.

Именно поэтому в отсутствии перенапряжений протекающий через варисторы ток имеет совсем незначительную величину (поскольку его сопротивление велико). В этом состоянии он совершенно не влияет на работу всей остальной электрической цепи. Его функциональность проявляется лишь в те моменты, когда напряжение в сети по каким-либо причинам достигает предельных значений.