Cara menghitung energi varistor. Varistors - prinsip operasi, jenis dan aplikasi

Sifat semikonduktor untuk mengubah konduktivitas listriknya di bawah pengaruh eksitasi eksternal digunakan dalam konstruksi sejumlah perangkat semikonduktor paling sederhana (tanpa transisi), yang disebut resistor semikonduktor.

Resistor semikonduktor adalah banyak jenis resistor yang dibuat dari berbagai bahan semikonduktor dan menggunakan ketergantungan hambatan listriknya pada berbagai faktor yang mempengaruhi resistor. Oleh karena itu, alokasikan:

varistors (ketergantungan R pada tegangan U);

termistor (dari suhu T);

fotoresistor (dari fluks cahaya Ф);

magnetoresistor (dari medan magnet B);

pengukur regangan (dari tekanan mekanis P).

Simbol resistor semikonduktor ditunjukkan pada gambar. 1.

Kehadiran resistor semikonduktor dengan berbagai ketergantungan memungkinkan untuk menggunakannya dalam peralatan radio-elektronik yang dikembangkan untuk menyelesaikan berbagai masalah:

sebagai sensor untuk mengukur parameter yang sesuai (U, T, F, V, R);

di perangkat untuk menstabilkan parameter objek;

dalam sistem perlindungan pensinyalan dan beban berlebih;

dalam sistem kontrol kuantitas fisik;

dalam sistem konversi sinyal.

Varistor

Varistor adalah resistor semikonduktor yang resistansinya bervariasi secara non-linear dengan tegangan positif dan negatif. Varistor memiliki dua output.

Saat ini, varistor banyak digunakan, terutama sebagai elemen perlindungan lonjakan, terlebih lagi, karena simetri karakteristik tegangan arus non-linear yang tinggi dengan stabilitas impuls tinggi yang unik, varistor oksida-semikonduktor saat ini praktis satu-satunya yang nyata dan massal. menghasilkan sarana berkecepatan tinggi untuk melindungi sistem semikonduktor yang kompleks dan mahal untuk berbagai keperluan.

Karakteristik arus-tegangan (CVC) dari varistor adalah non-linier dan simetris (Gbr. 2).

Beras. 2. Karakteristik arus-tegangan dari varistor

Bahan utama yang digunakan untuk membuat varistor adalah silikon karbida dan seng oksida.

Prinsip pengoperasian varistor silikon karbida

Untuk mendapatkan ketergantungan ini SAYA(AS) varistor dibuat terutama dari silikon karbida SiC, butiran bubuk yang berukuran 20 ... 180 mikron dicampur dengan 10 ... 40% bahan pengikat dielektrik - tanah liat, keramik, ditekan dan dibakar pada suhu tinggi. Akibatnya, varistor berada di dalam konglomerat biji-bijian dengan ukuran celah dan area kontak yang sangat berbeda.

Nonlinieritas karakteristik I–V dari jenis varistor ini disebabkan oleh peningkatan konduktivitas penghalang potensial permukaan atau film oksida pada kristal dalam medan listrik yang kuat. Serta peningkatan konduktivitas kontak titik antar kristal akibat pemanasan karena daya yang dilepaskan padanya.

Karena ketebalan penghalang potensial permukaan dan film oksida pada kristal silikon karbida kecil, medan listrik yang kuat dapat muncul di sana bahkan pada voltase rendah melintasi varistor, yang mengarah ke penerowongan pembawa muatan melalui penghalang potensial atau melalui film oksida tipis. Jadi, pada tegangan rendah pada varistor, nonlinieritas karakteristik I-V dikaitkan dengan ketergantungan konduktivitas penghalang potensial permukaan dan film oksida pada nilai tegangan.

Pada tegangan tinggi pada varistor dan, karenanya, pada arus tinggi yang melewati varistor, kerapatan arus pada kontak titik sangat tinggi. Semua tegangan yang diterapkan pada varistor turun melintasi titik kontak. Oleh karena itu, daya spesifik yang dilepaskan dalam kontak titik mencapai nilai yang tidak dapat diabaikan. Pemanasan kontak titik menyebabkan penurunan resistansi dan ketidaklinieran CVC.

Dengan struktur berbutir halus, mekanisme ini secara praktis tidak bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan - karenanya, CVC varistor ternyata simetris.

Resistansi kontak titik ditentukan oleh resistansi penyebaran, yaitu resistensi daerah aktif kecil dari semikonduktor di bawah kontak titik. Karena kecilnya daerah aktif, pemanasannya secara praktis tidak menyebabkan peningkatan suhu seluruh varistor. Selain itu, volume kecil daerah aktif memberikan inersia proses termal yang rendah. Perhitungan teoritis menunjukkan bahwa konstanta waktu termal daerah aktif bisa 10,6...1,7 detik. Mempertimbangkan pemanasan daerah aktif sebagai salah satu proses utama yang mengarah ke nonlinieritas karakteristik I-V dalam rentang operasi tegangan dan arus untuk varistor, sejumlah ketergantungan penting dan karakteristik varistor dapat diperoleh.

Ketergantungan suhu konduktivitas semikonduktor sesuai dengan persamaan:
.

Resistensi penyebaran dua kristal yang bersentuhan:
,

Di mana D adalah diameter kontak titik, B adalah koefisien sensitivitas suhu dari lapisan permukaan kristal.

Kemudian resistansi statis varistor, terdiri dari N rantai terhubung secara paralel, memiliki giliran mereka N' kristal kontak yang terhubung seri:
.

Persamaan keseimbangan panas untuk daerah aktif varistor:

Di mana H adalah koefisien hamburan daerah aktif, T adalah suhu daerah aktif, T adalah suhu medium yang mengelilingi daerah aktif.

CVC kira-kira dapat diwakili oleh persamaan:

,
,

Di mana AS,SAYA– tegangan dan arus varistor, C,B,
, adalah beberapa koefisien, dan
,
.

Parameter dan karakteristik varistor silikon karbida

Koefisien non-linearitas mencirikan nonlinieritas karakteristik I-V dari varistor. Untuk resistor linier sama dengan satu, untuk resistor nonlinier secara signifikan lebih besar dari satu, dan dengan meningkatnya nonlinieritas CVC meningkat. Ekspresi untuk menghitung koefisien non-linearitas dapat diperoleh dari rasio antara resistansi statis dan dinamis dari varistor pada titik tertentu dalam karakteristik I–V:

Karakteristik IV varistor pada skala logaritmik ganda (Gbr. 3):

lg AS= lg SAYA+lg C

Sematkan Word.Picture.8

Beras. 3. IV karakteristik varistor pada skala logaritmik ganda

Koefisien nonlinier dalam hal ini secara numerik akan sama dengan kotangen dari kemiringan karakteristik ke sumbu arus: β = ctg = (log SAYA 2-lg SAYA 1)/(log AS 2-lg AS 1).

Untuk menghitung ketergantungan resistansi varistor pada arus yang mengalir melaluinya atau tegangan yang diberikan, gunakan hubungan:

R =CIα-1 / B

Terkadang dalam perhitungan praktis tidak nyaman menggunakan ekspresi analitik untuk CVC. Dalam hal ini, dalam rentang voltase yang cukup luas, Anda dapat menggunakan persamaan empiris:
,

Di mana – konduktivitas listrik dari badan kerja varistor di bidang yang lemah, A- konstan. CVC varistor ditunjukkan pada gambar. 2.

Maka koefisien nonlinieritas β dan konstanta B akan berbentuk sebagai berikut:

,
.

Ketergantungan yang dihitung dari β pada tegangan eksternal ditunjukkan pada Gambar. 4.

Beras. 4. Ketergantungan yang dihitung dari koefisien nonlinier pada tegangan pada temperatur yang berbeda (V = 600 K)

Jika pada saat perbaikan AC Anda menemukan sekring putus di papan, jangan buru-buru menggantinya, cari tahu dulu penyebab terbakar.

Kemungkinan besar ini terjadi karena lonjakan daya di jaringan.

Saat mengukur dalam jaringan, tegangan suplai berfluktuasi secara konstan, dan tidak selalu dalam kisaran aman untuk AC.

Plus, selalu ada pulsa pendek beberapa kilovolt di jaringan. Hal ini terjadi karena mati dan hidup beban induktif dan kapasitif (motor listrik, transformator, dll.) yang konstan, serta karena listrik atmosfer.

AC, seperti peralatan elektronik lainnya, dalam hal ini dilindungi oleh varistor. Lebih tepatnya, pengisian elektronik AC adalah papan kontrol.

Diagram pengkabelan varistor standar

varistor VA1 dihubungkan secara paralel dengan beban yang dilindungi, dan sekering F1 ditempatkan di depannya:

Prinsip pengoperasian varistor

Faktanya, varistor adalah resistor semikonduktor nonlinier, yang konduktivitasnya bergantung pada tegangan yang diterapkan padanya. Pada tegangan normal, varistor melewatkan arus yang dapat diabaikan melalui dirinya sendiri, dan pada tegangan ambang tertentu, varistor membuka dan melewatkan semua arus melalui dirinya sendiri. Dengan demikian, ini menyaring pulsa pendek, tetapi jika pulsa lebih panjang, dan arus yang mengalir melalui varistor melebihi arus pengenal sekering, maka itu hanya akan terbakar, menghilangkan energi dan melindungi beban.

Penandaan varistor

Ada sejumlah besar varistor dari pabrikan yang berbeda, dengan voltase operasi ambang yang berbeda dan dirancang untuk arus yang berbeda. Anda dapat mengetahui varistor mana yang berdiri dengan penandaannya. Misalnya menandai varistor CNR:

CNR-07D390K, Di mana:

CNR- seri, nama lengkap CeNtRa varistor oksida logam
07- diameter 7mm
D - disk
390 - tegangan penggerak, dihitung dengan mengalikan dua digit pertama dengan 10 pangkat sama dengan digit ketiga, yaitu mengalikan 39 dengan 10 ke derajat nol, kita mendapatkan 39 V, 271-270 V, dll.
K- Toleransi 10%, yaitu penyebaran tegangan dapat bervariasi dari tegangan nominal sebesar 10% ke segala arah.

Bagaimana menemukan varistor di papan tulis?

Berdasarkan diagram di atas, terlihat bahwa elemen ini terletak di sebelah sekering pada titik di mana kabel listrik masuk ke papan. Biasanya berupa piringan berwarna kuning atau hijau tua.

Di foto, varistor ditunjukkan dengan panah merah. Orang mungkin berpikir bahwa varistor adalah bagian biru yang tertutup jelaga hitam, tetapi pada pembesaran terlihat retakan pada tubuh varistor, dari mana bagian yang berdekatan tertutup jelaga.Hal ini juga terlihat jelas dari sisi sebaliknya, di mana simbol ditulis. Sekalipun tidak ada, Anda dapat mengenali varistor dengan mengetahui bahwa itu terhubung secara paralel dengan beban atau dengan tanda pada kasingnya.

VA1 adalah varistor, dan bagian biru di sebelahnya adalah kapasitor C70.

Jangan bingung, bentuknya sama, jadi fokuslah pada tanda dan simbol di papan tulis.

Setelah Anda menemukan varistor, Anda perlu menyoldernya untuk memasang yang baru di tempatnya Untuk menyolder varistor, saya biasanya menggunakan besi solder gas, karena tidak selalu ada daya di tempat perbaikan - di a fasilitas yang sedang dibangun, di atap, misalnya, juga sangat nyaman menggunakan pompa pematrian - hangatkan tempat penyolderan dan lepaskan solder yang meleleh dengan pompa pematrian.

Tetapi untuk tujuan ini, pinset atau tang biasa cukup cocok - Anda perlu memegang kaki bagian tersebut dan menariknya keluar saat solder meleleh. Jika solder Anda tidak meleleh dengan baik, kemungkinan besar suhu di papan tulis - yang disebut bebas timah ). Dalam hal ini, Anda perlu menaikkan suhu ujung solder atau menurunkan suhu lain yang lebih rendah di atasnya, titik solder akan meleleh dan Anda dapat melepas bagian tersebut. Setelah itu, masukkan varistor baru dan solder.

Untuk penyolderan, sangat nyaman menggunakan solder berupa kawat yang sudah memiliki fluks di dalamnya.

Perhatikan juga bahwa sebagian besar papan memiliki dua sisi, jadi Anda perlu menyolder kaki bagian di kedua sisi papan, karena sering terjadi kaki bagian tersebut bertindak sebagai pelompat di antara trek di sisi papan yang berbeda. .

Setelah mengganti varistor, tinggal memasang sekering baru dan memasang papan di tempatnya.

Biasanya, papan AC memiliki varistor untuk tegangan 470 V, dan sekering dengan peringkat 0,5 A hingga 5 A. Oleh karena itu, saya menganjurkan agar Anda selalu membawa sedikit persediaan suku cadang ini.

Bagi yang ingin melihat prosesnya lebih jelas, saya posting video tutorialnya:

Bagi yang perlu memperbaiki papan dengan mengganti varistor, spesialis servis kami akan membantu, lihat harga

Varistor adalah perangkat semikonduktor solid-state pasif, dua terminal, yang digunakan untuk memberikan perlindungan pada sirkuit listrik dan elektronik. Tidak seperti sekering atau pemutus sirkuit, yang memberikan perlindungan arus berlebih, varistor memberikan perlindungan tegangan berlebih dengan pengaturan tegangan yang mirip dengan dioda zener.

Kata "varistor" merupakan singkatan dan gabungan dari kata " Varistor- resistor variabel ", yang memiliki resistansi variabel, yang pada gilirannya menjelaskan mode operasinya. Terjemahan literalnya dari bahasa Inggris (Resistor Variabel) bisa sedikit menyesatkan - membandingkannya dengan atau rheostat.

Tetapi, tidak seperti potensiometer, yang resistansinya dapat diubah secara manual, varistor mengubah resistansinya secara otomatis dengan perubahan voltase pada kontaknya, yang membuat resistansi bergantung pada voltase, dengan kata lain, dapat dicirikan sebagai non-linear. penghambat.

Saat ini, elemen resistif varistor terbuat dari bahan semikonduktor. Ini memungkinkan untuk digunakan di sirkuit AC dan DC.

Varistor dalam banyak hal serupa dalam ukuran dan penampilan dan sering dikacaukan dengannya. Namun, kapasitor tidak dapat menekan lonjakan tegangan dengan cara yang sama seperti varistor.

Bukan rahasia lagi bahwa ketika pulsa tegangan tinggi muncul di sirkuit catu daya sirkuit perangkat, hasilnya seringkali menyedihkan. Oleh karena itu, penggunaan varistor memainkan peran penting dalam perlindungan rangkaian elektronik sensitif dari lonjakan tegangan dan transien tegangan tinggi.

Lonjakan tegangan terjadi pada berbagai rangkaian listrik, baik yang dialiri listrik AC maupun DC. Mereka sering berasal dari sirkuit itu sendiri atau datang dari sumber eksternal. Lonjakan tegangan tinggi dapat naik dengan cepat dan mencapai beberapa ribu volt, dan dari lonjakan tegangan inilah komponen elektronik dari rangkaian harus dilindungi.

Salah satu sumber pulsa yang paling umum adalah lonjakan induktif yang disebabkan oleh pergantian induktor, penyearah, motor DC, lonjakan daya dari penyalaan lampu fluoresen, dan sebagainya.

Bentuk gelombang AC sementara

Varistor terhubung langsung ke sirkuit catu daya (fase - netral, fase - fase) saat beroperasi pada arus bolak-balik, atau daya plus dan minus saat beroperasi pada arus searah dan harus diberi nilai tegangan yang sesuai. Varistor juga dapat digunakan untuk menstabilkan tegangan DC dan terutama untuk melindungi sirkuit elektronik dari pulsa tegangan tinggi.

Resistensi statis varistor

Selama operasi normal, varistor memiliki resistansi yang sangat tinggi, sehingga operasinya mirip dengan dioda zener. Namun, ketika tegangan melintasi varistor melebihi nilai nominal, resistansi efektifnya sangat berkurang, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Kita tahu dari arus dan tegangan yang berhubungan langsung pada resistansi konstan. Oleh karena itu, arus berbanding lurus dengan beda potensial di ujung resistor.

Tetapi karakteristik arus-tegangan dari varistor tidak linier, sehingga perubahan tegangan yang kecil menghasilkan perubahan arus yang besar. Di bawah ini adalah kurva arus versus tegangan untuk varistor tipikal:

Kita dapat melihat dari atas bahwa varistor memiliki karakteristik dua arah simetris, yaitu varistor beroperasi di kedua arah (Ι dan ΙΙΙ kuadran) dari sinusoid, mirip dengan pengoperasian dioda zener.
Ketika tidak ada lonjakan tegangan, ada nilai arus konstan di kuadran IV, ini adalah arus bocor hanya beberapa µA, yang mengalir melalui varistor.

Karena resistansinya yang tinggi, varistor tidak berpengaruh pada rangkaian suplai selama tegangan berada pada level nominalnya. Level tegangan nominal (tegangan klasifikasi) adalah tegangan yang harus diterapkan ke terminal varistor sehingga arus 1 mA melewatinya. Pada gilirannya, nilai tegangan ini akan berbeda tergantung pada bahan pembuat varistor.

Ketika level tegangan klasifikasi terlampaui, varistor membuat transisi dari keadaan isolasi ke keadaan konduktif secara elektrik. Ketika tegangan impuls yang disuplai ke varistor menjadi lebih besar dari nilai nominalnya, resistansinya menurun tajam karena efek longsoran pada bahan semikonduktor. Dalam hal ini, arus bocor kecil yang mengalir melalui varistor meningkat dengan cepat, tetapi pada saat yang sama, tegangan yang melewatinya tetap pada level yang sedikit lebih tinggi daripada tegangan varistor itu sendiri. Dengan kata lain, varistor menstabilkan tegangan pada dirinya sendiri dengan melewati nilai arus yang meningkat melalui dirinya sendiri, yang dapat mencapai lebih dari seratus ampere.

Kapasitansi varistor

Karena varistor berperilaku seperti dielektrik saat dihubungkan ke kedua pin daya, pada tegangan normal ia bertindak lebih seperti kapasitor daripada resistor. Setiap varistor semikonduktor memiliki kapasitansi tertentu, yang berbanding lurus dengan luasnya dan berbanding terbalik dengan ketebalannya.

Ketika digunakan di sirkuit DC, kapasitansi varistor tetap kurang lebih konstan, asalkan tegangan yang diberikan tidak lebih besar dari tegangan pengenal, dan kapasitansinya menurun tajam ketika nilai tegangan pengenal terlampaui. Adapun sirkuit AC, kapasitansinya dapat mempengaruhi stabilitas perangkat.

Pemilihan varistor

Untuk memilih varistor yang tepat untuk perangkat tertentu, diinginkan untuk mengetahui resistansi sumber dan kekuatan pulsa transien. Varistor oksida logam memiliki rentang tegangan operasi yang luas dari 10 volt hingga lebih dari 1000 volt AC atau DC. Secara umum, Anda perlu mengetahui pada level tegangan apa yang Anda butuhkan untuk melindungi rangkaian alat listrik dan mengambil varistor dengan margin kecil, misalnya varistor 260 volt cocok untuk jaringan 230 volt.

Nilai arus maksimum (arus puncak) yang harus dirancang oleh varistor ditentukan oleh durasi dan jumlah pengulangan lonjakan tegangan. Jika varistor dipasang dengan arus puncak rendah, mungkin terlalu panas dan gagal. Jadi, untuk operasi bebas masalah, varistor harus dengan cepat menghilangkan energi pulsa transien yang diserapnya dan dengan aman kembali ke keadaan semula.

Opsi koneksi varistor

Meringkaskan

Pada artikel ini, kita mengetahui bahwa varistor adalah jenis resistor semikonduktor yang memiliki CVC non-linear. Ini adalah cara yang andal dan sederhana untuk memberikan perlindungan terhadap kelebihan beban dan lonjakan daya. Varistor terutama digunakan di sirkuit elektronik yang sensitif. Jika tegangan suplai tiba-tiba melebihi nilai normal, varistor melindungi sirkuit dengan mengurangi resistansinya sendiri secara tajam, melewati sirkuit daya dan melewati arus puncak itu sendiri, terkadang mencapai ratusan ampere.

Tegangan klasifikasi varistor adalah tegangan melintasi varistor itu sendiri ketika arus 1 mA mengalir melaluinya. Efisiensi varistor dalam rangkaian elektronik atau listrik bergantung pada pilihan yang tepat dalam hal tegangan, arus, dan energi ledakan.

(3,0 Mb, diunduh: 4 577)

Apa itu varistor dan untuk apa varistor digunakan, prinsip operasi varistor, karakteristik tegangan arusnya dipertimbangkan, parameter utama varistor buatan dalam negeri diberikan, serta parameter untuk varistor disk seri TVR. Seperti apa bentuk varistor yang digunakan pada peralatan radio rumah tangga, serta tampilan varistor yang bertenaga.

Prinsip pengoperasian varistor

Varistor, Varistors (namanya berasal dari dua kata Resistor Variabel - mengubah resistansi) - ini adalah resistor semikonduktor (oksida logam atau seng oksida) yang memiliki sifat mengurangi resistansi secara tajam dari 1000 MΩ menjadi puluhan ohm ketika tegangan pada mereka meningkat di atas nilai ambang batas.

Dalam hal ini, resistansi menjadi lebih kecil, semakin banyak tegangan yang bekerja. Karakteristik arus-tegangan tipikal dari varistor memiliki bentuk simetris non-linier yang jelas (Gambar 1), yaitu, ia juga dapat beroperasi pada tegangan bolak-balik.

Beras. 1. Karakteristik volt-ampere dari varistor.

Varistor dihubungkan secara paralel dengan beban, dan selama lonjakan tegangan input, arus gangguan utama mengalir melaluinya, dan bukan melalui peralatan.

Dengan demikian, varistor menghilangkan energi interferensi dalam bentuk panas. Sama seperti pelepasan gas, varistor adalah elemen multi-acting, tetapi memulihkan resistansi tingginya lebih cepat setelah voltase dilepas.

Keuntungan varistor dibandingkan dengan pelepasan gas adalah:

kecepatan yang lebih besar;
pelacakan inertialess dari penurunan tegangan;
tersedia untuk rentang tegangan operasi yang lebih luas (dari 12 hingga 1800 V); o umur panjang;
memiliki biaya yang lebih rendah.

Varistor banyak digunakan dalam peralatan industri dan peralatan rumah tangga:

untuk perlindungan perangkat semikonduktor: thyristor, triac, transistor, dioda, dioda zener;
untuk proteksi elektrostatis input peralatan radio;
untuk perlindungan terhadap lonjakan elektromagnetik pada elemen induktif yang kuat;
sebagai elemen pemadam percikan api pada motor listrik dan sakelar.

Jenis varistor

Waktu respons tegangan berlebih tipikal untuk varistor adalah 25 nanodetik (ns) atau kurang, tetapi mungkin tidak cukup untuk melindungi beberapa jenis peralatan (1 ns atau kurang untuk perlindungan elektrostatis).

Oleh karena itu, peningkatan teknologi pembuatan varistor di seluruh dunia ditujukan untuk meningkatkan kecepatannya.

Misalnya, S+M Epcos, berkat penggunaan struktur multilayer SIOV-CN dalam pembuatan varistor dan desain SMD-nya (desain dudukan permukaan tanpa timah), berhasil mencapai waktu respons kurang dari 0,5 ns (saat elemen seperti itu terletak di papan sirkuit tercetak untuk mendapatkan kecepatan yang ditentukan sudah diperlukan untuk meminimalkan induktansi dari konduktor penghubung eksternal).

Dalam desain disk varistor, karena induktansi lead, waktu respons meningkat menjadi beberapa nanodetik.

Waktu respons yang singkat, keandalan yang tinggi, kinerja elektrik puncak yang luar biasa pada rentang suhu operasi yang luas dan ukuran yang kecil menjadikan varistor multilayer sebagai pilihan pertama elemen perlindungan ESD.

Beras. 2. Penampilan varistor.

Beras. 3. Penampilan varistor yang kuat.

Misalnya, dalam industri ponsel, varistor multilayer sudah dapat dianggap sebagai standar perlindungan ESD.

CN-varistor dapat diandalkan untuk melindungi dari pelepasan listrik statis: keyboard, konektor faks dan modem, konektor pengisi daya, input sirkuit terintegrasi analog, output mikroprosesor.

Karakteristik varistor

Parameter utama yang digunakan untuk menggambarkan karakteristik varistor, adalah:

Un - tegangan klasifikasi, biasanya diukur pada arus 1 mA - ini adalah parameter bersyarat yang ditunjukkan saat menandai elemen;
Um - tegangan bolak-balik efektif maksimum yang diijinkan (rms);
Um= - tegangan langsung maksimum yang diijinkan;
P adalah disipasi daya rata-rata pengenal, ini adalah salah satu yang dapat dihamburkan oleh varistor selama masa pakainya sambil mempertahankan parameter dalam batas yang ditetapkan;
W adalah energi terserap maksimum yang diijinkan dalam joule (J), ketika terkena pulsa tunggal.
Ipp adalah arus pulsa maksimum dengan waktu naik/durasi pulsa: 8/20 µs;
Co adalah kapasitansi yang diukur dalam keadaan tertutup, selama operasi nilainya bergantung pada tegangan yang diberikan, dan ketika varistor melewati arus besar melalui dirinya sendiri, ia turun menjadi nol.

Nilai W menentukan berapa lama beban lebih dapat beroperasi (dengan daya maksimum Pt) tanpa bahaya merusak varistor, yaitu:

Untuk jaringan dengan tegangan efektif 220 V (50 Hz), biasanya dipasang varistor dengan tegangan klasifikasi minimal 380 ... 430 V. Untuk varistor dengan tegangan klasifikasi 430 V, dengan pulsa arus 100 A, tegangan akan dibatasi sekitar 600 V.

Di Rusia, pabrikan varistor terbesar (CH2-1, BP-1, CH2-2) adalah pabrik Progress (Ukhta). Parameter dari beberapa varistor ini diberikan pada Tabel. 1.

Tabel 1. Parameter utama varistor produksi dalam negeri.

Tipe varistor

Catatan. Kapasitansi untuk varistor domestik tidak ditunjukkan.

Dari seluruh variasi varistor yang diproduksi di luar negeri, parameter salah satu tipe dengan desain disk ditunjukkan pada Tabel 2 (tipe lain memiliki parameter yang serupa).

Mereka diproduksi untuk tegangan operasi dari 4 hingga 1500 V sedikit demi sedikit, tetapi Anda tidak mungkin menemukan semua peringkat dari seri yang dijual (jika perlu, Anda dapat memesannya untuk tegangan apa pun untuk pasokan dalam jumlah besar), tetapi Anda biasanya dapat menggunakan peringkat terdekat dari rangkaian terhadap tegangan yang meningkat.

Tabel 2. Parameter utama varistor disk seri TVR.

varistor

Untuk meningkatkan disipasi daya, varistor dapat dihubungkan secara seri (atau paralel, jika dipilih sesuai dengan parameter yang identik). Ukuran varistor bergantung pada daya, tetapi karena elemen seperti itu beroperasi dengan kelebihan impuls, energi yang hilang dalam joule lebih sering ditunjukkan:

yang terkait dengan daya dengan rasio:

Untuk memilih varistor dengan energi disipasi yang diperlukan untuk melindungi beban yang mengkonsumsi lebih dari 1 ... 2 kW, dalam perhitungan praktis, Anda dapat dipandu oleh rumus berikut:

W adalah energi sesaat maksimum dalam joule;
P adalah daya beban pengenal per satu fasa, W;
a adalah koefisien nonlinieritas varistor;
f adalah frekuensi tegangan bolak-balik, Hz;
n adalah efisiensi beban yang dilindungi.

Nilai maksimum yang diijinkan dari energi yang hilang dari varistor yang diterapkan harus melebihi nilai ini.

Karena varistor yang terlalu panas menyebabkan kerusakannya, elemen semacam itu juga diproduksi dengan sifat unik, misalnya, memiliki perlindungan suhu - pemutusan kontak mekanis di sirkuit yang dilindungi, yang secara signifikan meningkatkan keandalan unit.

Perbandingan karakteristik utama varistor dari berbagai jenis dapat ditemukan di Internet. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa pabrikan dalam negeri memproduksi komponen sesuai dengan parameter teknis tidak lebih buruk daripada di luar negeri (walaupun jauh lebih sulit bagi amatir radio untuk membelinya - Anda sering dapat menemukan yang diimpor sedang dijual).

Namun, untuk beberapa aplikasi, kapasitansi yang besar dapat menjadi keuntungan, misalnya, dalam filter yang menggabungkan fungsi pembatas tegangan (untuk aplikasi semacam itu, Anda dapat memesan pembuatan varistor dengan kapasitansi yang ditingkatkan).

Kerugian kedua adalah disipasi daya maksimum yang diijinkan lebih rendah dibandingkan dengan arester (untuk meningkatkan disipasi daya, pabrikan menambah ukuran casing varistor).

Sastra: Skema yang berguna untuk amatir radio, Buku 5. Shelestov I.P.

Varistors (namanya berasal dari dua kata Resistor Variabel - mengubah resistansi) adalah resistor semikonduktor (oksida logam atau seng oksida) yang memiliki kemampuan untuk mengurangi resistansi secara tajam dari 1000 MΩ menjadi puluhan ohm ketika tegangan pada mereka meningkat di atas ambang batas. nilai. Dalam hal ini, resistansi menjadi lebih kecil, semakin banyak tegangan yang bekerja. Karakteristik arus-tegangan tipikal dari varistor memiliki bentuk simetris non-linier yang jelas (Gbr. 1.4), yaitu, ia juga dapat beroperasi pada tegangan bolak-balik.

Beras. 1.4. Karakteristik volt-ampere dari varistor

Varistor dihubungkan secara paralel dengan beban, dan selama lonjakan tegangan input, arus gangguan utama mengalir melaluinya, dan bukan melalui peralatan.

Keuntungan dari varistor, dibandingkan dengan penjaga gas, adalah:

Performa yang lebih baik;

Pelacakan penurunan tegangan tanpa henti;

Tersedia untuk rentang tegangan pengoperasian yang lebih luas (dari 12 hingga 1800 V); o umur panjang;

Mereka memiliki biaya yang lebih rendah.

Mereka banyak digunakan dalam peralatan industri dan peralatan rumah tangga:

a) untuk perlindungan perangkat semikonduktor: thyristor, triac, transistor, dioda, dioda zener;

b) untuk proteksi elektrostatis input peralatan radio;

c) untuk perlindungan terhadap lonjakan elektromagnetik pada elemen induktif yang kuat;

d) sebagai elemen pemadam percikan api pada motor listrik dan sakelar.

Nilai tipikal dari waktu respons varistor ketika terkena tegangan lebih tidak lebih dari 25 ns, tetapi untuk perlindungan beberapa jenis peralatan mungkin tidak cukup (untuk perlindungan elektrostatis, diperlukan tidak lebih dari 1 ns). Oleh karena itu, peningkatan teknologi pembuatan varistor di seluruh dunia ditujukan untuk meningkatkan kecepatannya. Misalnya, S+M Epcos, berkat penggunaan struktur multilayer SIOV-CN dalam pembuatan varistor dan desain SMD-nya (desain dudukan permukaan tanpa timah), berhasil mencapai waktu respons kurang dari 0,5 ns (saat elemen seperti itu terletak di papan sirkuit tercetak untuk mendapatkan kecepatan yang ditentukan sudah diperlukan untuk meminimalkan induktansi dari konduktor penghubung eksternal). Dalam desain disk varistor, karena induktansi lead, waktu respons meningkat menjadi beberapa nanodetik.

Beras. 1.5. Munculnya varistor

Misalnya, dalam industri ponsel, varistor multilayer sudah dapat dianggap sebagai standar perlindungan ESD. CN-varistor dapat diandalkan untuk melindungi dari pelepasan listrik statis: keyboard, konektor faks dan modem, konektor pengisi daya, input sirkuit terintegrasi analog, output mikroprosesor.

Parameter utama yang digunakan saat mendeskripsikan karakteristik varistor adalah:

Un - tegangan klasifikasi, biasanya diukur pada arus 1 mA - ini adalah parameter bersyarat yang ditunjukkan saat menandai elemen;

Um adalah variabel akting maksimum yang diperbolehkan

tegangan (rms);

Um= - tegangan langsung maksimum yang diijinkan;

P adalah disipasi daya rata-rata pengenal, ini adalah salah satu yang dapat dihamburkan oleh varistor selama masa pakainya sambil mempertahankan parameter dalam batas yang ditetapkan;

W adalah energi terserap maksimum yang diijinkan dalam joule (J), ketika terkena pulsa tunggal. Nilai ini menentukan berapa lama beban berlebih dapat bertahan (dengan daya maksimum Pt) tanpa bahaya merusak varistor, yaitu:

Ipp adalah arus pulsa maksimum dengan waktu naik/durasi pulsa: 8/20 µs;

Co adalah kapasitansi yang diukur dalam keadaan tertutup, selama operasi nilainya bergantung pada tegangan yang diberikan, dan ketika varistor melewati arus besar melalui dirinya sendiri, ia turun menjadi nol.

Untuk aplikasinya, tegangan operasi varistor dipilih berdasarkan energi disipasi yang diijinkan dan amplitudo tegangan maksimum yang diijinkan. Tegangan penjepit kira-kira sama dengan tegangan kualifikasi (Un) dari varistor. Untuk perhitungan perkiraan, disarankan agar pada tegangan bolak-balik tidak melebihi Uin<= 0,6Un, а на постоянном — Uвх < 0,85Un.

Di Rusia, pabrikan varistor terbesar (CH2-1, BP-1, CH2-2) adalah pabrik Progress (Ukhta). Parameter beberapa di antaranya diberikan dalam Tabel. 1.2.

Tabel 1.2. Parameter utama varistor yang diproduksi di dalam negeri


varistor

Catatan. Kapasitansi untuk varistor domestik tidak ditunjukkan.

Dari seluruh variasi varistor yang diproduksi di luar negeri, parameter salah satu tipe dengan desain disk diberikan pada Tabel. 1.3 (tipe lain memiliki parameter serupa). Mereka diproduksi untuk tegangan operasi dari 4 hingga 1500 V sedikit demi sedikit, tetapi Anda tidak mungkin menemukan semua peringkat dari seri yang dijual (jika perlu, Anda dapat memesannya untuk tegangan apa pun untuk pasokan dalam jumlah besar), tetapi Anda biasanya dapat menggunakan peringkat terdekat dari rangkaian terhadap tegangan yang meningkat.

Tabel 1.3. Parameter utama varistor disk seri TVR

varistor

yang terkait dengan daya dengan rasio:

Untuk memilih varistor dengan energi disipasi yang diperlukan untuk melindungi beban yang mengkonsumsi lebih dari 1 ... 2 kW, dalam perhitungan praktis, Anda dapat dipandu oleh rumus yang diberikan dalam:

di mana W adalah energi sesaat maksimum dalam joule;

P adalah daya beban pengenal per satu fasa, W;

a adalah koefisien nonlinieritas varistor;

f adalah frekuensi tegangan bolak-balik, Hz;

n adalah efisiensi beban yang dilindungi.

Nilai maksimum yang diijinkan dari energi yang hilang dari varistor yang diterapkan harus melebihi nilai ini.

Perbandingan karakteristik utama varistor dari berbagai jenis dapat ditemukan di Internet [L 12]. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa pabrikan dalam negeri memproduksi komponen sesuai dengan parameter teknis tidak lebih buruk daripada di luar negeri (walaupun jauh lebih sulit bagi amatir radio untuk membelinya - Anda sering dapat menemukan yang diimpor sedang dijual).

Sebagai kerugian utama dari varistor, orang dapat mencatat kapasitansinya yang besar, yang dimasukkan ke dalam rangkaian. Bergantung pada desain, jenis, dan peringkat voltase, kapasitansi ini dapat berkisar antara 80 hingga 30.000 pF. Namun, untuk beberapa aplikasi, kapasitansi yang besar dapat menjadi keuntungan, misalnya, dalam filter yang menggabungkan fungsi pembatas tegangan (untuk aplikasi semacam itu, Anda dapat memesan pembuatan varistor dengan kapasitansi yang ditingkatkan). Kerugian kedua adalah disipasi daya maksimum yang diijinkan lebih rendah dibandingkan dengan arester (untuk meningkatkan disipasi daya, pabrikan menambah ukuran casing varistor).

Saat menggunakan sel galvanik untuk memberi daya pada peralatan, harus diingat bahwa daya tahan kerjanya bergantung pada kondisi penyimpanan dan jumlah arus yang dikonsumsi perangkat. Jadi, perlu menyimpan sel atau baterai di …….

Ham AS menggunakan frekuensi panggilan berikut untuk DXpeditions (dalam kHz): 1828.5, 3505, 7005, 7065,10110, 14025, 14195, 18075, 18145, 21025, 21295, 24895, 24945, 28025, 284 95 panggilan frekuensi untuk QRP - stasiun (di dalam…….