Varistors - prinsip operasi, jenis dan aplikasi
Varistor adalah komponen semikonduktor yang dapat mengubah resistansi aktifnya secara non-linier tergantung pada besarnya tegangan yang diterapkan padanya. Faktanya, ini adalah resistor dengan karakteristik arus-tegangan, bagian liniernya terbatas pada rentang yang sempit, di mana resistansi varistor datang ketika tegangan di atas ambang tertentu diterapkan padanya.
Pada titik ini, resistansi elemen berubah tajam beberapa kali lipat - berkurang dari puluhan awal MΩ menjadi satuan Ohm. Dan semakin besar tegangan yang diberikan, semakin kecil dan semakin kecil resistansi varistor. Properti ini menjadikan varistor sebagai perangkat perlindungan lonjakan arus modern.
Terhubung secara paralel dengan beban yang dilindungi, varistor menyerap arus gangguan dan menghilangkannya sebagai panas. Dan pada akhir acara ini, ketika tegangan yang diterapkan berkurang dan kembali di atas ambang batas, varistor memulihkan resistansi awalnya dan kembali siap untuk menjalankan fungsi perlindungan.
Kita dapat mengatakan bahwa varistor adalah analog semikonduktor dari celah percikan gas, hanya dalam varistor, tidak seperti percikan gas, resistansi tinggi awal dipulihkan lebih cepat, praktis tidak ada inersia, dan kisaran tegangan nominal mulai dari 6 dan mencapai 1000 dan lebih volt.
Untuk alasan ini, varistor banyak digunakan di sirkuit pelindung. sakelar semikonduktor, di sirkuit dengan elemen induktif (untuk memadamkan percikan api), serta elemen independen perlindungan elektrostatis dari sirkuit input perangkat elektronik.
Proses pembuatan varistor terdiri dari sintering semikonduktor bubuk dengan pengikat pada suhu sekitar 1700 ° C. Semikonduktor seperti seng oksida atau silikon karbida digunakan di sini. Pengikatnya bisa berupa gelas air, tanah liat, pernis atau resin. Pada elemen berbentuk cakram yang diperoleh dengan sintering, elektroda diaplikasikan dengan metalisasi dimana kabel rakitan komponen disolder.
Selain bentuk cakram tradisional, varistor dapat ditemukan dalam bentuk batang, manik-manik, dan film. Varistor yang dapat disesuaikan dibuat dalam bentuk batang dengan kontak yang dapat digerakkan. Bahan semikonduktor tradisional yang digunakan dalam pembuatan varistor berdasarkan silikon karbida dengan ikatan berbeda: thyrite, willite, lethine, silite.
Prinsip internal operasi varistor adalah bahwa tepi kristal semikonduktor kecil di dalam massa ikatan bersentuhan satu sama lain, membentuk sirkuit konduktif. Ketika arus dengan besaran tertentu melewatinya, kristal menjadi terlalu panas secara lokal dan resistansi rangkaian berkurang. Fenomena ini menjelaskan ketidaklinieran CVC varistor.
Salah satu parameter utama varistor, bersama dengan tegangan respons rms, adalah koefisien nonlinier, yang menunjukkan rasio resistansi statis terhadap resistansi dinamis. Untuk varistor berbasis seng oksida, parameter ini bervariasi dari 20 hingga 100. Sedangkan untuk koefisien suhu resistansi varistor (TCR), biasanya negatif.
Varistor kompak, andal, dan bekerja dengan baik dalam berbagai suhu operasi... Pada papan sirkuit tercetak dan SPD, Anda dapat menemukan varistor disk kecil dengan diameter 5 hingga 20 mm. Untuk menghilangkan daya yang lebih tinggi, blok varistor dengan dimensi keseluruhan 50, 120 milimeter atau lebih digunakan, yang mampu menghamburkan kilojoule energi dalam pulsa dan mengalirkan arus puluhan ribu ampere melaluinya, tanpa kehilangan efisiensi.
Salah satu parameter terpenting dari setiap varistor adalah waktu respons. Meskipun waktu aktivasi tipikal varistor tidak melebihi 25 ns, dan di beberapa sirkuit ini cukup, namun di beberapa tempat, misalnya, untuk perlindungan terhadap elektrostatik, diperlukan respons yang lebih cepat, tidak lebih dari 1 ns.
Sehubungan dengan kebutuhan tersebut, produsen varistor terkemuka dunia mengarahkan upayanya untuk meningkatkan performanya. Salah satu cara untuk mencapai tujuan ini adalah dengan mengurangi panjang (masing-masing induktansi) dari terminal komponen multilayer. Varistor CN semacam itu telah mengambil tempat yang layak dalam perlindungan terhadap keluaran statis dari sirkuit terintegrasi.
Tegangan peringkat varistor DC (1mA) adalah parameter bersyarat, pada tegangan ini arus yang melalui varistor tidak melebihi 1mA.Tegangan pengenal ditunjukkan pada penandaan varistor.
ACrms adalah respon tegangan ac rms dari varistor. DC - Aktuasi tegangan DC.
Selain itu, tegangan maksimum yang diizinkan pada arus tertentu distandarisasi, misalnya V @ 10A. W adalah disipasi daya pengenal komponen. J adalah energi maksimum dari satu pulsa yang diserap, yang menentukan waktu di mana varistor dapat menghilangkan daya pengenal sambil tetap dalam kondisi baik. Ipp - arus puncak varistor, dinormalisasi dengan waktu naik dan durasi pulsa yang diserap, semakin lama pulsa, semakin rendah arus puncak yang diizinkan (diukur dalam kiloampere).
Untuk mencapai disipasi daya yang lebih besar, koneksi varistor paralel dan seri diperbolehkan. Saat terhubung secara paralel, penting untuk memilih varistor sedekat mungkin dengan parameter.