Как да изчислим енергията на варистор. Варистори - принцип на действие, видове и приложение

Свойствата на полупроводниците да променят своята електрическа проводимост под действието на външни възбуждания се използват при конструирането на редица най-прости полупроводникови устройства (без преход), така наречените полупроводникови резистори.

Полупроводниковите резистори са много видове резистори, направени от различни полупроводникови материали и използващи зависимостта на тяхното електрическо съпротивление от различни фактори, влияещи върху резистора. Съответно разпределете:

варистори (зависимост на R от напрежението U);

термистори (от температура Т);

фоторезистори (от светлинния поток Ф);

магниторезистори (от магнитно поле B);

тензодатчици (от механично налягане Р).

Символите на полупроводниковите резистори са показани на фиг. 1.

Наличието на полупроводникови резистори с толкова широк диапазон от зависимости прави възможно използването им в разработеното радиоелектронно оборудване за решаване на много различни проблеми:

като сензори за измерване на съответния параметър (U, T, F, V, R);

в устройства за стабилизиране на параметрите на обекти;

в системи за сигнализация и защита от претоварване;

в системи за управление на физични величини;

в системи за преобразуване на сигнали.

Варистори

Варисторът е полупроводников резистор, чието съпротивление варира нелинейно с положително и отрицателно приложено напрежение. Варисторът има два изхода.

Понастоящем варисторите се използват широко, предимно като елементи на защита от пренапрежение, освен това, поради симетрията на силно нелинейната характеристика ток-напрежение с уникално висока импулсна стабилност, оксидно-полупроводниковите варистори в момента са практически единствените реални и масови произведени високоскоростни средства за защита на сложни и скъпи полупроводникови системи за различни цели.

Ток-напрежението (CVC) на варистора е нелинейно и симетрично (фиг. 2).

Ориз. 2.Вамперна характеристика на варистора

Основните материали, използвани за направата на варистори, са силициев карбид и цинков оксид.

Принцип на действие на варисторите от силициев карбид

За да получите тази зависимост аз(U) варисторите са направени главно от силициев карбид SiC, прахообразни зърна с размер 20 ... 180 микрона, смесени с 10 ... 40% диелектричен свързващ материал - глина, керамика, пресовани и изпечени при висока температура. В резултат на това варисторът е вътре в конгломерат от зърна с много различни размери на празнини и контактни зони.

Нелинейността на CVC на този тип варистори се дължи на увеличаване на проводимостта на повърхностните потенциални бариери или оксидни филми върху кристали в силни електрически полета. Както и увеличаване на проводимостта на точковите контакти между кристалите поради нагряване поради отделяната върху тях мощност.

Тъй като дебелината на повърхностните потенциални бариери и оксидните филми върху кристалите от силициев карбид е малка, там могат да възникнат силни електрически полета дори при ниски напрежения през варистора, което води до тунелиране на носители на заряд през потенциални бариери или през тънки оксидни филми. По този начин, при ниски напрежения на варистора, нелинейността на I–V характеристиката е свързана със зависимостта на проводимостта на повърхностните потенциални бариери и оксидни филми от стойността на напрежението.

При високи напрежения на варистора и съответно при големи токове, преминаващи през варистора, плътността на тока в точковите контакти е много висока. Цялото напрежение, приложено към варистора, пада през точковите контакти. Следователно специфичната мощност, освободена в точковите контакти, достига такива стойности, които не могат да бъдат пренебрегнати. Нагряването на точковите контакти води до намаляване на тяхното съпротивление и до нелинейност на CVC.

С финозърнеста структура тези механизми практически не зависят от полярността на приложеното напрежение - съответно CVC на варистора се оказва симетричен.

Съпротивлението на точковите контакти се определя от съпротивлението на разпространение, т.е. съпротивление на малки активни области на полупроводника под точкови контакти. Поради малкия размер на активните области, тяхното нагряване практически не води до повишаване на температурата на целия варистор. В допълнение, малките обеми на активните области осигуряват ниска инерция на топлинните процеси. Теоретичните изчисления показват, че термичната времева константа на активните области може да бъде 10,6...1,7 s. Като се има предвид нагряването на активните области като един от основните процеси, водещи до нелинейност на I–V характеристиките в работния диапазон на напрежения и токове за варистор, могат да се получат редица важни зависимости и характеристики на варистора.

Температурната зависимост на проводимостта на полупроводниците съответства на уравнението:
.

Устойчивост на разпръскване на два контактуващи кристала:
,

Където де диаметърът на контактната точка, бе коефициентът на температурна чувствителност на повърхностните слоеве на кристала.

Тогава статичното съпротивление на варистора, състоящо се от нвериги, свързани паралелно, имащи своя ред н’ последователно свързани контактни кристали:
.

Уравнението на топлинния баланс за активните области на варистора:

Където зе коефициентът на разсейване на активните области, Tе температурата на активните области, Tе температурата на средата около активните области.

CVC може да бъде приблизително представена чрез уравненията:

,
,

Където U,аз– напрежение и ток на варистора, ° С,б,
, са някои коефициенти и
,
.

Параметри и характеристики на силициево-карбидните варистори

Коефициент на нелинейност характеризира нелинейността на I–V характеристиката на варистора. За линейните резистори той е равен на единица, за нелинейните резистори е значително по-голям от единица и с нарастване нелинейността на CVC се увеличава. Изразът за изчисляване на коефициента на нелинейност може да се получи от съотношението между статичните и динамичните съпротивления на варистора в определена точка на I–V характеристиката:

IV характеристика на варистора в двойна логаритмична скала (фиг. 3):

lg U=lg аз+lg ° С

Вграждане на Word.Picture.8

Ориз. 3. IV характеристика на варистора в двойна логаритмична скала

Коефициентът на нелинейност в този случай ще бъде числено равен на котангенса на наклона на характеристиката към текущата ос: β = ctg = (дневник аз 2-lg аз 1)/(дневник U 2-lg U 1).

За да изчислите зависимостта на съпротивлението на варистора от протичащия през него ток или приложеното напрежение, използвайте връзката:

Р =CIα-1 / б

Понякога при практически изчисления е неудобно да се използват аналитичните изрази за CVC. В този случай, в доста широк диапазон от напрежения, можете да използвате емпиричното уравнение:
,

Където – електропроводимост на работното тяло на варистора в слаби полета, а- постоянен. CVC на варистора е показан на фиг. 2.

Тогава коефициентът на нелинейност β и константата B ще приемат следната форма:

,
.

Изчислените зависимости на β от външното напрежение са показани на фиг. 4.

Ориз. 4. Изчислена зависимост на коефициента на нелинейност от напрежението при различни температури (V = 600 K)

Ако при ремонта на климатика откриете изгорял предпазител на таблото, не бързайте да го сменяте веднага, първо разберете причината, поради която е изгорял.

Най-вероятно това се е случило поради пренапрежения в мрежата.

При измерване в мрежата захранващото напрежение варира постоянно и не винаги в безопасните за климатиците граници.

Освен това в мрежата винаги има кратки импулси от няколко киловолта. Това се случва поради постоянното изключване и включване на индуктивни и капацитивни товари (електродвигатели, трансформатори и др.), както и поради атмосферното електричество.

Климатиците, както всяко друго електронно оборудване, в този случай са защитени с варистори. По-точно електронният пълнеж на климатика е таблото за управление.

Стандартна схема на свързване на варистор

варисторът VA1 е свързан паралелно на защитения товар, а предпазителят F1 е поставен пред него:

Принципът на работа на варистора

Всъщност варисторът е нелинеен полупроводников резистор, чиято проводимост зависи от приложеното към него напрежение. При нормално напрежение варисторът пропуска незначителен ток през себе си, а при определено прагово напрежение се отваря и пропуска целия ток през себе си. По този начин той филтрира къси импулси, но ако импулсът е по-дълъг и токът, протичащ през варистора, надвишава номиналния работен ток на предпазителя, тогава той просто ще изгори, изключвайки и защитавайки товара.

Маркировка на варистор

Има огромен брой варистори от различни производители, с различни прагови работни напрежения и предназначени за различни токове. Можете да разберете кой варистор стои по неговата маркировка. Например маркиране на варистори CNR:

CNR-07D390K, Където:

CNR- серия, пълно име CeNtRa металооксидни варистори
07- диаметър 7мм
D - диск
390 - напрежение на задействане, изчислено чрез умножаване на първите две цифри по 10 до степен, равна на третата цифра, тоест умножавайки 39 по 10 до нулева степен, получаваме 39 V, 271-270 V и т.н.
К- 10% толеранс, т.е. разпространението на напрежението може да варира от номиналното напрежение с 10% във всяка посока.

Как да намеря варистор на платката?

Според диаграмата по-горе се вижда, че този елемент се намира до предпазителя на мястото, където захранващите проводници идват към таблото. Обикновено това е диск с жълт или тъмнозелен цвят.

На снимката варисторът е обозначен с червена стрелка. Някой може да си помисли, че варистора е синя част, покрита с черни сажди, но при увеличение се виждат пукнатини по тялото на варистора, от които съседните части са покрити със сажди.Това се вижда ясно и от обратната страна, където са написани символите. Дори и да няма такива, можете да разпознаете варистора, като знаете, че е включен паралелно на товара или по маркировките на корпуса му.

VA1 е варистор, а синята част до него е кондензатор C70.

Не ги бъркайте, те са еднакви по форма, така че се ръководете от обозначенията и символите на дъската.

След като намерите варистора, трябва да го разпоите, за да монтирате нов на негово място.За запояване на варисторите обикновено използвам газов поялник, защото не винаги има ток на мястото на ремонта - на строящ се обект, на покрива, например Много е удобно да използвате помпа за разпояване - загрейте мястото на запояване и отстранете разтопената спойка с помпа за разпояване.

Но за тези цели пинсети или обикновени клещи са доста подходящи - трябва да хванете крака на детайла и да го издърпате, когато спойката се разтопи.Ако вашата спойка не се топи добре, тогава най-вероятно е висока температура на дъската - така наречените безоловни ). В този случай трябва или да увеличите температурата на накрайника за запояване, или да пуснете друг такъв с по-ниска температура отгоре, точката на запояване ще се стопи и можете да премахнете частта. След това поставете нов варистор и го запоете.

За запояване е много удобно да използвате спойка под формата на тел, която вече има поток вътре.

Също така имайте предвид, че повечето платки са двустранни, така че трябва да запоите краката на частта от двете страни на дъската, тъй като често се случва кракът на частта да действа като джъмпер между релсите от различните страни на дъската .

След смяната на варистора остава само да инсталирате нов предпазител и да инсталирате платката на място.

Обикновено платките на климатиците имат варистори за напрежение от 470 V и предпазители с номинална стойност от 0,5 A до 5 A. Затова препоръчвам винаги да имате малък запас от тези части със себе си.

За тези, които искат да видят процеса по-ясно, публикувам видео урок:

За тези, които трябва да ремонтират платката чрез подмяна на варистора, нашите сервизни специалисти ще помогнат, вижте цените

Варисторе пасивно полупроводниково устройство с два извода в твърдо състояние, което се използва за осигуряване на защита на електрически и електронни вериги. За разлика от предпазителя или прекъсвача, които осигуряват защита от свръхток, варисторът осигурява защита от пренапрежение чрез регулиране на напрежението, подобно на ценеровия диод.

Думата "варистор" е съкращение и комбинация от думите " Варистор- променлив резистор ", който има променливо съпротивление, което от своя страна описва режима на неговата работа. Буквалният му превод от английски (променлив резистор) може да бъде малко подвеждащ - сравнявайки го с или реостат.

Но, за разлика от потенциометъра, чието съпротивление може да се променя ръчно, варисторът променя съпротивлението си автоматично с промяна на напрежението на неговите контакти, което прави съпротивлението му зависимо от напрежението, с други думи, той може да се характеризира като нелинеен резистор.

В момента резистивният елемент на варистора е направен от полупроводников материал. Това позволява да се използва както в AC, така и в DC вериги.

Варисторът е в много отношения подобен по размер и външен вид на и често се бърка с него. Кондензаторът обаче не може да потисне пренапреженията на напрежението по същия начин като варистора.

Не е тайна, че когато в захранващата верига на устройството се появи импулс с високо напрежение, резултатът често е плачевен. Следователно използването на варистор играе важна роля в защитата на чувствителни електронни вериги от пренапрежения на напрежението и преходни процеси с високо напрежение.

Пренапрежения се появяват в различни електрически вериги, независимо дали се захранват от AC или DC. Те често произхождат от самата верига или идват в нея от външни източници. Пренапреженията на високото напрежение могат да се повишат бързо и да достигнат няколко хиляди волта и именно от тези пренапрежения на напрежението трябва да бъдат защитени електронните компоненти на веригата.

Един от най-честите източници на такива импулси е индуктивното пренапрежение, причинено от превключване на индуктори, токоизправители, двигатели с постоянен ток, пренапрежение на мощността от включване на флуоресцентни лампи и т.н.

AC форма на вълната в преходен процес

Варисторите се свързват директно към захранващите вериги (фаза - нула, фаза - фаза), когато работят с променлив ток, или плюс и минус мощност, когато работят с постоянен ток и трябва да бъдат номинални за съответното напрежение. Варисторите могат да се използват и за стабилизиране на постояннотоковото напрежение и главно за защита на електронната верига от импулси с високо напрежение.

Статично съпротивление на варистор

При нормална работа варисторът има много високо съпротивление, така че работата му е подобна на тази на ценеров диод. Въпреки това, когато напрежението на варистора надвиши номиналната стойност, неговото ефективно съпротивление е значително намалено, както е показано на фигурата по-горе.

Знаем от това, че токът и напрежението са пряко свързани при постоянно съпротивление. От това следва, че токът е право пропорционален на потенциалната разлика в краищата на резистора.

Но характеристиката ток-напрежение на варистора не е линейна, така че малка промяна в напрежението води до голяма промяна в тока. По-долу е дадена крива на ток спрямо напрежение за типичен варистор:

Можем да видим отгоре, че варисторът има симетрична двупосочна характеристика, тоест варисторът работи в двете посоки (Ι и ΙΙΙ квадрант) на синусоидата, подобно на работата на ценеров диод.
Когато няма пикове на напрежението, има постоянна стойност на тока в квадрант IV, това е ток на утечка от само няколко µA, протичащ през варистора.

Поради високото си съпротивление варисторът няма ефект върху захранващата верига, докато напрежението е на номиналното си ниво. Номиналното ниво на напрежение (класификационно напрежение) е напрежението, което трябва да се приложи към клемите на варистора, така че през него да премине ток от 1 mA. От своя страна стойността на това напрежение ще се различава в зависимост от материала, от който е направен варисторът.

Когато нивото на класификационното напрежение е превишено, варисторът преминава от изолирано състояние към електропроводимо състояние. Когато импулсното напрежение, подадено към варистора, стане по-голямо от номиналната стойност, съпротивлението му рязко намалява поради лавинообразния ефект в полупроводниковия материал. В този случай малък ток на утечка, протичащ през варистора, се увеличава бързо, но в същото време напрежението върху него остава на ниво, малко по-високо от напрежението на самия варистор. С други думи, варисторът стабилизира напрежението върху себе си, като пропуска през себе си повишена стойност на тока, която може да достигне повече от сто ампера.

Капацитет на варистора

Тъй като варисторът се държи като диелектрик, когато е свързан към двата захранващи извода, при нормално напрежение той действа повече като кондензатор, отколкото като резистор. Всеки полупроводников варистор има определен капацитет, който е право пропорционален на неговата площ и обратно пропорционален на неговата дебелина.

Когато се използва в постоянни вериги, капацитетът на варистора остава повече или по-малко постоянен, при условие че приложеното напрежение не е по-голямо от номиналното напрежение и неговият капацитет намалява рязко, когато стойността на номиналното напрежение бъде превишена. Що се отнася до променливотоковите вериги, неговият капацитет може да повлияе на стабилността на устройствата.

Избор на варистор

За да изберете правилния варистор за конкретно устройство, е желателно да знаете съпротивлението на източника и мощността на преходните импулси. Варисторите с метален оксид имат широк диапазон на работно напрежение от 10 волта до над 1000 волта AC или DC. Като цяло трябва да знаете на какво ниво на напрежение трябва да защитите веригата на електрически уред и да вземете варистор с малък резерв, например варистор от 260 волта е подходящ за мрежа от 230 волта.

Максималната стойност на тока (пиков ток), за която варисторът трябва да бъде проектиран, се определя от продължителността и броя на повторенията на ударите на напрежението. Ако варисторът е инсталиран с нисък пиков ток, той може да прегрее и да се повреди. По този начин, за безпроблемна работа, варисторът трябва бързо да разсейва погълнатата от него енергия на преходния импулс и безопасно да се върне в първоначалното си състояние.

Опции за свързване на варистор

Обобщете

В тази статия научихме, че варисторът е вид полупроводников резистор, който има нелинеен CVC. Това е надеждно и просто средство за осигуряване на защита срещу претоварване и токови удари. Варисторите се използват главно в чувствителни електронни схеми. Ако захранващото напрежение неочаквано превиши нормалната стойност, варисторът защитава веригата, като рязко намалява собственото си съпротивление, заобикаля захранващата верига и пропуска през себе си пиков ток, понякога достигащ стотици ампери.

Класификационното напрежение на варистор е напрежението върху самия варистор, когато през него протича ток от 1 mA. Ефективността на варистора в електронна или електрическа верига зависи от правилния му избор по отношение на напрежението, тока и енергията на импулса.

(3.0 Mb, изтеглени: 4 577)

Какво е варистор и за какво се използва, принципът на работа на варисторите, техните характеристики на тока и напрежението, дадени са основните параметри на варисторите на местното производство, както и параметрите на дисковите варистори от серия TVR. Как изглежда варисторът, който се използва в домашното радио оборудване, както и появата на мощни варистори.

Принципът на работа на варистора

Варистори, Варистори (името произлиза от две думи Variable Resistors - променящи се съпротивления) - това са полупроводникови (метален оксид или цинков оксид) резистори, които имат свойството рязко да намаляват съпротивлението си от 1000 MΩ до десетки ома, когато напрежението върху тях се увеличи над праговата стойност.

В този случай съпротивлението става по-малко, колкото повече действа напрежението. Типичната характеристика на ток-напрежение на варистора има ясно изразена нелинейна симетрична форма (Фигура 1), т.е. може да работи и при променливо напрежение.

Ориз. 1. Волт-амперна характеристика на варистора.

Варисторите са свързани паралелно с товара и по време на скок на входното напрежение основният шумов ток протича през тях, а не през оборудването.

Така варисторите разсейват енергията на смущението под формата на топлина. Точно като газоразрядника, варисторът е многократно действащ елемент, но възстановява високото си съпротивление много по-бързо след отстраняване на напрежението.

Предимствата на варисторите в сравнение с газоразрядниците са:

по-голяма скорост;
безинерционно проследяване на спадовете на напрежението;
предлага се за по-широк диапазон от работни напрежения (от 12 до 1800 V); o дълъг експлоатационен живот;
имат по-ниска цена.

Варисторите се използват широко в промишлено оборудване и домакински уреди:

за защита на полупроводникови устройства: тиристори, триаци, транзистори, диоди, ценерови диоди;
за електростатична защита на входове на радиооборудване;
за защита срещу електромагнитни пренапрежения в мощни индуктивни елементи;
като искрогасителен елемент в електродвигатели и ключове.

Видове варистори

Типичното време за реакция на варисторите, когато са изложени на пренапрежение, е не повече от 25 наносекунди (ns), но може да не е достатъчно за защита на някои видове оборудване (по-малко от 1 ns е необходимо за електростатична защита).

Следователно подобряването на технологията на производство на варистори в целия свят е насочено към увеличаване на тяхната скорост.

Например S+M Epcos, благодарение на използването на многослойната структура SIOV-CN при производството на варистори и техния SMD дизайн (конструкция за повърхностен монтаж без проводник), успява да постигне време за реакция по-малко от 0,5 ns (когато такива елементи са разположени на печатна платка, за да се получи определената скорост, вече е необходимо да се минимизира индуктивността на външните свързващи проводници).

При дисковата конструкция на варисторите, поради индуктивността на проводниците, времето за реакция се увеличава до няколко наносекунди.

Кратко време за реакция, висока надеждност, отлична върхова електрическа производителност в широк работен температурен диапазон и малък размер правят многослойните варистори първият избор на ESD защитни елементи.

Ориз. 2. Външен вид на варисторите.

Ориз. 3. Поява на мощни варистори.

Например в индустрията за мобилни телефони многослойните варистори вече могат да се считат за стандарт в ESD защитата.

CN-варисторите могат надеждно да предпазват от статични разряди: клавиатури, конектори за факс и модем, конектори за зарядно устройство, входове за аналогови интегрални схеми, изходи на микропроцесори.

Характеристики на варисторите

Основни параметрикоито се използват за описание характеристики на варисторите, са:

Un - класификационно напрежение, обикновено измерено при ток от 1 mA - това е условен параметър, който се посочва при маркиране на елементи;
Um - максимално допустимото ефективно променливо напрежение (rms);
Um= - максимално допустимото право напрежение;
P е номиналната средна разсейвана мощност, това е тази, която варисторът може да разсее през целия си експлоатационен живот, като същевременно поддържа параметрите в установените граници;
W е максимално допустимата абсорбирана енергия в джаули (J), когато е изложена на единичен импулс.
Ipp е максималният импулсен ток, за който време на нарастване/продължителност на импулса: 8/20 µs;
Co е капацитетът, измерен в затворено състояние, по време на работа стойността му зависи от приложеното напрежение и когато варисторът пропуска голям ток през себе си, той пада до нула.

Стойността на W определя колко дълго може да работи претоварване (с максимална мощност Pt) без опасност от повреда на варистора, т.е.:

За мрежа с ефективно напрежение 220 V (50 Hz) обикновено се инсталират варистори с класификационно напрежение най-малко 380 ... 430 V. За варистор с класификационно напрежение 430 V, с токов импулс 100 A, напрежението ще бъде ограничено до около 600 V.

В Русия най-големият производител на варистори (CH2-1, BP-1, CH2-2) е заводът Progress (Ukhta). Параметрите на някои от тези варистори са дадени в табл. 1.

Таблица 1. Основни параметри на произведените в страната варистори.

Тип варистор

Забележка. Капацитетът за битови варистори не е посочен.

От цялото разнообразие от варистори, произведени в чужбина, параметрите на един от типовете с дисков дизайн са показани в таблица 2 (други типове имат подобни параметри).

Те се произвеждат за работни напрежения от 4 до 1500 V на малки стъпки, но е малко вероятно да намерите всички номинални стойности от серията в продажба (ако е необходимо, можете да ги поръчате за всяко напрежение за доставка на големи количества), но вие обикновено може да използва най-близките рейтинги от серията към увеличаване на напрежението.

Таблица 2. Основни параметри на дисковите варистори от серията TVR.

варистор

За да се увеличи разсейването на мощността, варисторите могат да бъдат свързани последователно (или паралелно, ако са избрани според идентични параметри). Размерите на варисторите зависят от мощността, но тъй като такива елементи работят с импулсно претоварване, по-често се посочва разсеяната енергия в джаули:

което е свързано с мощността чрез съотношението:

За да изберете варистор с необходимата енергия на разсейване, за да защитите товари, които консумират повече от 1 ... 2 kW, при практически изчисления можете да се ръководите от следната формула:

W е максималната моментна енергия в джаули;
P е номиналната мощност на натоварване на една фаза, W;
a е коефициентът на нелинейност на варистора;
f е честотата на променливото напрежение, Hz;
n е ефективността на защитения товар.

Максимално допустимата стойност на разсейваната енергия от приложения варистор трябва да надвишава тази стойност.

Тъй като прегряването на варистора води до неговата повреда, такива елементи се произвеждат и с уникални свойства, например, имащи температурна защита - прекъсващ механичен контакт в защитената верига, което значително повишава надеждността на устройството.

Сравнение на основните характеристики на варистори от различни типове можете да намерите в Интернет. Същността му се състои в това, че местните производители произвеждат компоненти по технически параметри не по-лоши, отколкото в чужбина (въпреки че е много по-трудно за радиолюбител да ги закупи - често можете да намерите вносни такива в продажба).

Въпреки това, за някои приложения големият капацитет може да бъде предимство, например във филтър, който комбинира функцията за ограничаване на напрежението (за такива приложения можете да поръчате производството на варистори с повишен капацитет).

Вторият недостатък е по-ниската максимална допустима разсейвана мощност в сравнение с отводителите (за да се увеличи разсейването на мощността, производителите увеличават размера на корпуса на варистора).

Литература: Полезни схеми за радиолюбители, книга 5. Шелестов И.П.

Варисторите (името произлиза от две думи Variable Resistors - променящи се съпротивления) са полупроводникови (метален оксид или цинков оксид) резистори, които имат способността рязко да намаляват съпротивлението си от 1000 MΩ до десетки ома, когато напрежението върху тях се увеличи над прага стойност. В този случай съпротивлението става по-малко, колкото повече действа напрежението. Типичната характеристика на напрежението на варистора има ясно изразена нелинейна симетрична форма (фиг. 1.4), т.е. може да работи и при променливо напрежение.

Ориз. 1.4. Волт-амперна характеристика на варистора

Предимството на варисторите, в сравнение с газовите рейнджъри, са:

По-голяма производителност;

Безинерционно проследяване на спадовете на напрежението;

Предлага се за по-широк диапазон от работни напрежения (от 12 до 1800 V); o дълъг експлоатационен живот;

Те имат по-ниска цена.

Те се използват широко в промишлено оборудване и домакински уреди:

а) за защита на полупроводникови устройства: тиристори, триаци, транзистори, диоди, ценерови диоди;

б) за електростатична защита на входове на радиосъоръжения;

в) за защита срещу електромагнитни пренапрежения в мощни индуктивни елементи;

г) като искрогасителен елемент в електродвигатели и ключове.

Типичната стойност на времето за реакция на варисторите, когато са изложени на пренапрежение, е не повече от 25 ns, но за защита на някои видове оборудване може да не е достатъчно (за електростатична защита е необходимо не повече от 1 ns). Следователно подобряването на технологията на производство на варистори в целия свят е насочено към увеличаване на тяхната скорост. Например S+M Epcos, благодарение на използването на многослойната структура SIOV-CN при производството на варистори и техния SMD дизайн (конструкция за повърхностен монтаж без проводник), успява да постигне време за реакция по-малко от 0,5 ns (когато такива елементи са разположени на печатна платка, за да се получи определената скорост, вече е необходимо да се минимизира индуктивността на външните свързващи проводници). При дисковата конструкция на варисторите, поради индуктивността на проводниците, времето за реакция се увеличава до няколко наносекунди.

Ориз. 1.5. Появата на варистори

Например в индустрията за мобилни телефони многослойните варистори вече могат да се считат за стандарт в ESD защитата. CN-варисторите могат надеждно да предпазват от статични разряди: клавиатури, конектори за факс и модем, конектори за зарядно устройство, входове за аналогови интегрални схеми, изходи на микропроцесори.

Основните параметри, които се използват при описание на характеристиките на варисторите са:

Un - класификационно напрежение, обикновено измерено при ток от 1 mA - това е условен параметър, който се посочва при маркиране на елементи;

Um е максимално допустимата действаща променлива

напрежение (rms);

Um= - максимално допустимото право напрежение;

P е номиналната средна разсейвана мощност, това е тази, която варисторът може да разсее през целия си експлоатационен живот, като същевременно поддържа параметрите в установените граници;

W е максимално допустимата абсорбирана енергия в джаули (J), когато е изложена на единичен импулс. Тази стойност определя колко дълго може да продължи претоварването (с максимална мощност Pt) без опасност от повреда на варистора, т.е.:

Ipp е максималният импулсен ток, за който време на нарастване/продължителност на импулса: 8/20 µs;

Co е капацитетът, измерен в затворено състояние, по време на работа стойността му зависи от приложеното напрежение и когато варисторът пропуска голям ток през себе си, той пада до нула.

За приложението работното напрежение на варисторите се избира въз основа на допустимата енергия на разсейване и максимално допустимата амплитуда на напрежението. Затягащото напрежение е приблизително равно на квалифициращото напрежение (Un) на варистора. За приблизителни изчисления се препоръчва при променливо напрежение да не превишава Uin<= 0,6Un, а на постоянном — Uвх < 0,85Un.

За мрежа с ефективно напрежение от 220 V (50 Hz) обикновено се инсталират варистори с класификационно напрежение най-малко 380 ... 430 V. За варистор с класификационно напрежение 430 V, с токов импулс от 100 A, напрежението ще бъде ограничено до около 600 V.

В Русия най-големият производител на варистори (CH2-1, BP-1, CH2-2) е заводът Progress (Ukhta). Параметрите на някои от тях са дадени в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Основните параметри на произведените в страната варистори


варистор

Забележка. Капацитетът за битови варистори не е посочен.

От цялото разнообразие от варистори, произведени в чужбина, параметрите на един от видовете с дисков дизайн са дадени в таблица. 1.3 (други типове имат подобни параметри). Те се произвеждат за работни напрежения от 4 до 1500 V на малки стъпки, но е малко вероятно да намерите всички номинални стойности от серията в продажба (ако е необходимо, можете да ги поръчате за всяко напрежение за доставка на големи количества), но вие обикновено може да използва най-близките рейтинги от серията към увеличаване на напрежението.

Таблица 1.3. Основни параметри на дискови варистори от серия TVR

варистор

което е свързано с мощността чрез съотношението:

За да изберете варистор с необходимата енергия на разсейване, за да защитите товари, които консумират повече от 1 ... 2 kW, при практически изчисления можете да се ръководите от формулата, дадена в:

където W е максималната моментна енергия в джаули;

P е номиналната мощност на натоварване на една фаза, W;

a е коефициентът на нелинейност на варистора;

f е честотата на променливото напрежение, Hz;

n е ефективността на защитения товар.

Сравнение на основните характеристики на варистори от различни типове може да се намери в Интернет [L 12]. Същността му се състои в това, че местните производители произвеждат компоненти по технически параметри не по-лоши, отколкото в чужбина (въпреки че е много по-трудно за радиолюбител да ги закупи - често можете да намерите вносни такива в продажба).

Като основен недостатък на варистора може да се отбележи неговият голям собствен капацитет, който се въвежда във веригата. В зависимост от дизайна, типа и напрежението, този капацитет може да варира от 80 до 30 000 pF. Въпреки това, за някои приложения големият капацитет може да бъде предимство, например във филтър, който комбинира функцията за ограничаване на напрежението (за такива приложения можете да поръчате производството на варистори с повишен капацитет). Вторият недостатък е по-ниската максимална допустима разсейвана мощност в сравнение с отводителите (за да се увеличи разсейването на мощността, производителите увеличават размера на корпуса на варистора).

Когато използвате галванични клетки за захранване на оборудването, трябва да се помни, че дълготрайността на тяхната работа зависи от условията на съхранение и количеството ток, което устройството консумира. Следователно е необходимо клетката или батерията да се съхраняват в…….

Американските радиолюбители използват следните честоти за разговори за DX-експедиции (в kHz): 1828.5, 3505, 7005, 7065,10110, 14025, 14195, 18075, 18145, 21025, 21295, 24895, 24945, 28025, 28 4 95 честоти за разговори за QRP - станции (в …….