Что такое варистор и области его применения

Каталог

Бренды

Главная » Помощь покупателю » Что такое варистор и области его применения

21 ноября 2022

Содержание:

• Принцип работы варисторов
• Виды варисторов
• Основные параметры варисторов
• Преимущества и недостатки варисторов
• Области применения варисторов

Варистор (Variable Resistores – изменяющееся сопротивление) – это полупроводниковый прибор, изменяющий свое сопротивление в соответствии с приложенным к нему напряжением. Его основное функциональное назначение – защита электросетей, машин, аппаратов, в которых он установлен, от перенапряжения.

Принцип работы варисторов

При эксплуатации при напряжении со значением ниже пороговой величины полупроводниковый элемент имеет высокое сопротивление. При значительном скачке напряжения варистор переходит в открытое состояние, то есть сопротивление падает и из изолирующего состояния элемент переходит в электропроводящее. Стабилизация напряжения осуществляется за счет пропускания через полупроводник высокоамперного тока.

Виды варисторов

В зависимости от уровня напряжения, на которое они рассчитаны, эти полупроводниковые приборы разделяют на высоковольтные и низковольтные.

• Высоковольтные. Служат для защиты от импульсного перенапряжения электросетей и электрооборудования, эксплуатируемых в цепях напряжением до 20 кВ.
• Низковольтные. Предназначены для защиты аппаратов с током 0,1-1,0 А, работающих под напряжением 3-200 В.

Варисторы общего применения показывают время срабатывания – 25 нс. При необходимости более высокого быстродействия используют smd-варисторы, у которых этот важный параметр составляет всего 0,5 нс.

Основные параметры варисторов

При выборе этих полупроводниковых элементов учитывают следующие параметры:

• максимально допустимое напряжение – действующее или среднеквадратичное, при котором варистор начинает изменять сопротивление;
• максимальное значение энергии поглощения – характеризует величину энергии, которую элемент может рассеивать без потери рабочих свойств;
• максимальная величина импульсного тока;
• емкость варистора – значение, измеряемое в закрытом состоянии, при приложении большого тока эта величина стремится к нулю;
• время срабатывания – важная характеристика, обозначающая временной промежуток, за который варистор переходит из нерабочего состояния в открытое.

Преимущества и недостатки варисторов

Плюсы использования этих полупроводниковых элементов:

• относительно невысокая стоимость;
• простота эксплуатации, длительный рабочий период;
• стабильность и надежность при токах высокой частоты и значительных нагрузках;
• высокая скорость срабатывания.

Минусы:

• низкочастотные шумы при работе;
• старение – процесс, при котором элемент постепенно утрачивает рабочие характеристики;
• при длительном воздействии напряжений критической величины – рассеивание мощности прекращается, а сам полупроводниковый элемент перегревается и выходит из строя.

Области применения варисторов

Сферы использования этих полупроводниковых приборов определяются его рабочими характеристиками.

Где применяют варисторы:

• миниатюрные многослойные приборы используются в мобильных телефонах, компьютерных разъемах, выводах микропроцессоров для их защиты от статического электричества;
• в электронике, устанавливаемой на автомобильном транспорте, телекоммуникационном оборудовании;
• во входных электроцепях блоков электропитания;
• для защиты электрогенераторов от импульсных скачков напряжения.

Варистор

Варистор (англ. Vari (able) (resi) stor — переменный резистор) — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть он обладает нелинейной симметричной вольтамперной характеристикой и имеет два вывода.

Варистор представляет собой электротехническое изделие, изготовленное из многофазных полупроводниковых материалов.

Основной материал для изготовления варисторов — полупроводниковый карбид кремния SiC. Кристаллы SiC размалывают до размера 40-300 мкм, и этот порошок используют как основу варистора. Порошкообразный карбид кремния и связующее вещество запрессовывают в форму и спекают. Если в качестве связующего вещества используют глину, то полученный материал называют Тирит. Для изготовления Тирита смесь 74% мелкоизмельченного карбида кремния и глины прессуется и обжигается при температуре 1270 ° С

Если используют жидкое стекло (75% SiO₂ + 24% Na₂O + вода), то полученный материал, состоящий из 84% SiC и 16% связующего, называют Вилит.

 Смесь для изготовления Вилита прессуется и обжигается при температуре 380 °С

Поверхность прессованного образца металлизируют и к ней припаивают выводы. Изменение электропроводности варистора с нарастанием напряжения на его выводах связано со сложными явлениями на контактах или на поверхности кристаллов. Например, уменьшение сопротивления с ростом напряжения в варисторах, изготовленных на основе карбида кремния, связано с падением сопротивления контактов между зернами SiC. Это происходит вследствие нелинейного роста тока через p-n переходы, которые образуются на этих контактах, в результате автоэлектронной эмиссии на острых участках зерен и т. д.

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

Свойства:

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

Варисторы на основе карбида кремния имеют невысокий коэффициент нелинейности, порядка 5-7, поэтому в настоящее время для изготовления варисторов применяется оксид цинка с добавками оксидов висмута, кобальта, марганца, сурьмы и хрома. Технология его приготовления сложна, она включает раздельный размол компонентов, смешивания со связкой, прессование, спекание с выжиганием связи, размола, вторичное спекания, вжигание электродов. В результате получается высококачественная керамика с высокой нелинейностью, величина которой составляет 50-70. Нелинейность варисторов на основе оксидных полупроводников связана не со свойствами кристаллитов, а со свойствами межкристаллитных слоев и потенциальных барьеров на поверхности кристаллитов.

Параметры:

• Классификационная напряжение, В — напряжение при определенном токе (обычно производители указывают при 1 мА), практической ценности не представляет
• Рабочее напряжение (Operating voltage), В, диапазон — от нескольких В до нескольких десятков кВ, данное напряжение должно быть превышено только при перенапряжении.
• Рабочий ток (Operating Current), a — диапазон — от 0,1 мА до 1 А
• Максимальный импульсный ток (Peak Surge Current), а
• Поглощаемая энергия (Absorption energy), Дж
• Коэффициент нелинейности
• Температурные коэффициенты (статический. Сопротивления, напряжения, тока) — для всех типов варисторов не превышает — 0,1% на градус

 В настоящее время для защиты радиоэлектронной аппаратуры от внешних импульсных воздействий применяются различные виды экранирование, RC-и LC-фильтры, газоразрядные приборы (разрядники) и полупроводниковые ограничители напряжения (ПОН). К сожалению, разрядники не обладают необходимым быстродействием, а быстродействующие ПОН, с высокой нелинейностью вольтамперной характеристики (ВАХ) не способны рассеивать большую мощность за малого объема p-n перехода. Это обусловливает резкое уменьшение допустимого тока в импульсе, протекающего через прибор.

В последнее время наиболее эффективным средством защиты аппаратуры от любых импульсных напряжений признаны оксидно-цинковые варисторы.

 Отличительной особенностью варистора является двусторонняя симметричная и резко выраженная нелинейная ВАХ .

ВАХ оксидно-цинкового варистора

Электрические характеристики варистора определяются большим сопротивлением утечки и емкостью, которая незначительно изменяется под воздействием напряжения и температуры.

При больших напряжениях на варисторе, и соответственно, больших токах, проходящих через него, плотность тока в точечных контактах оказывается также велик. Разогрев точечных контактов приводит к уменьшению их сопротивления и, как следствие, к нелинейности ВАХ. Малые объемы активных областей обеспечивают малую инерционность тепловых процессов, определяет их высокое быстродействие. Наряду с этим варисторы способны хорошо поглощать высокоэнергетические импульсы напряжения, поскольку тепловая энергия рассеивается не в отдельных зернах полупроводника, а на всем его объеме.

В области малых токов ВАХ описывается выражением:

I=AUβ

где I  — ток, U — напряжение, A коэффициент, значение которого зависит от типа варистора и от температуры; β — коэффициент нелинейности, характеризующий крутизну ВАХ и определяется отношением статического сопротивления варистора к дифференциальному в определенной точке:

Для варисторов на основе оксида цинка коэффициент нелинейности обычно составляет 20 … 60. Варисторы имеют достаточно большую емкость (100 … 50000 Пф) в рабочем режиме (когда нет импульсов напряжения). При воздействии импульса их емкость падает практически до нуля. Для расчета варисторов, защищающие те или иные цепи от грозового разряда, иногда приводят сведения о напряжении на варисторе при воздействии стандартного грозового импульса. Очевидно, что варисторы могут работать и при последовательном включении. При этом в них протекает одинаковый ток, а общее напряжение делится пропорционально сопротивлениям (в первом приближении — классификационным напряжениям), в той же пропорции разделится поглощенная энергия. Сложнее обеспечить параллельную работу варисторов — необходимо строгое совпадение их ВАХ. Эта задача вполне разрешима при последовательно-параллельной схеме включения — есть варисторы последовательно собираются в столбы, а столбы соединяются параллельно. При этом подбором варисторов обеспечивают совпадение ВАХ столбов, которые собираются в блоки с нужными параметрами. Варисторы изготавливаются в обычном исполнении (дисковые, прямоугольные), в виде блоков различной формы и в виде чипов, что позволяет существенно экономить место на печатной плате.

Надежность работы радиоэлектронной аппаратуры во многом определяется качеством питают электрических сетей, в которых могут иметь место перенапряжения длительностью от сотен миллисекунд до нескольких секунд, провалы напряжения длительностью до десятков миллисекунд, исчезновение (отсутствие напряжения более одного периода) и так далее. Особенно опасны высоковольтные импульсы амплитудой до нескольких киловольт и продолжительностью от десятков наносекунд до сотен микросекунд. Именно они могут приводить к серьезным сбоям электронной аппаратуры и выходу ее из строя, а также быть причиной пробоя изоляции проводов и даже их возгорания.

Импульсы напряжения, которые можно отнести к внешним сетевых помех, возникающих в различных цепях аппаратуры, в первую очередь, в проводах питания.

Во-первых, они могут приводиться электромагнитными импульсами искусственного происхождения от передающих радиостанций, высоковольтных линий электропередач, сетей электрифицированных железных дорог, электросварочных аппаратов.

Идентифицировать и систематизировать причины таких препятствий практически невозможно. Однако для бытовых электрических сетей напряжением 220 В приняты следующие ориентировочные параметры внешних импульсных напряжений:

• амплитуда — до 6 кВ
• частота — 0,05 … 5 МГц;
• продолжительность — 0,1 … 100 мкс.

Во-вторых, они могут быть природного происхождения и приводиться мощными грозовыми разрядами.

В-третьих, они могут создаваться статическим напряжением, разряд которого достигает 25 кВ. Высоковольтные импульсы способны возникать и в самой аппаратуре при ее функционировании в результате переходных процессов, при срабатывании электромагнитов, размыкании контактов реле, коммутации реактивных нагрузок и так далее. Наибольшую угрозу представляют импульсы, возникающие при отключении индуктивной нагрузки.

По указанным причинам радиоэлектронная аппаратура должна быть защищена от высоковольтных импульсных помех.

Нелинейные резисторы — варисторы — широко применяются в производстве вентильных разрядников, предназначенных для защиты электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений.  Вентильные разрядники подразделяют на низковольтные и высоковольтные. Варисторы используется также в умножителя частоты, модуляторы, устройствах поглощения перенапряжений и др.

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 дешевле и надежнее, 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.

В последние годы появились на рынке так называемые «нестареющие» варисторы, имеющие по ряду параметров улучшения электрических свойств во времени под напряжением промышленной частоты.

Что такое варистор? — Работа, применение и характеристики

Определение: Термин Варистор образован комбинацией двух слов Переменная и Резистор. Значит переменное сопротивление. Сопротивление варисторов зависит от приложенного напряжения. Сопротивление показывает нелинейное поведение с приложенным напряжением.

Варисторы защищают цепь , пропуская через них избыточный ток и предотвращая повреждение цепи. Вольт-амперные характеристики варистора также имеют нелинейные характеристики.

Вы, должно быть, думаете, что если варистор показывает переменное сопротивление, то он должен быть похож на потенциометр и реостат. Но это неправда. Потенциометр и реостат полностью отличаются от варистора. Хотя потенциометр и реостат также показывают переменное сопротивление, сопротивление потенциометра и реостата можно изменять вручную между минимальным и максимальным значениями.

Наоборот, сопротивление варисторов зависит от приложения напряжения. В связи с этим возникает вопрос, почему использовать переменный резистор или варистор? Каково его значение? Варисторы важны в приложениях, где чрезмерный ток в цепи может привести к разрушению всей схемы.

Процесс производства варисторов

Кристаллы полупроводникового материала, такого как карбид кремния , используются с керамическим связующим, и оба запрессовываются между электродами, и весь кристалл спекается при более высокой температуре. Температура изготовления и температура спекания играют жизненно важную роль в формировании электрических характеристик варисторов.

Металлооксидные варисторы

Недостатком использования полупроводникового кристалла является то, что величина тока утечки в цепи больше. Причина этого в том, что каждый полупроводниковый кристалл имеет переход, и из-за наличия этого перехода проблема накопления заряда становится доминирующей.

Таким образом, когда устройство переключается из режима прямого смещения в режим обратного смещения, заряду, хранящемуся на переходе, требуется некоторое время, чтобы полностью разрядиться. Таким образом, ток течет в течение короткого времени даже в режиме обратного смещения.

Этот недостаток полупроводникового варистора можно преодолеть, если использовать металлооксидный варистор. В случае металлооксидных варисторов используются зерна оксида цинка или оксиды других металлов. Как правило, 90% зерен состоят из оксида цинка и 10% зерен состоят из других металлов, таких как висмут, кобальт, марганец.

Эти зерна смешаны с зернистым слоем; этот слой действует как связующее вещество. Он удерживает зерна и зернистый слой нетронутыми между двумя электродами. Металлические контакты предназначены для облегчения смещения.

Обратный ток утечки в случае металлооксидных варисторов меньше по сравнению с полупроводниковым. Основной причиной этого является конструктивная структура металлооксидных варисторов.

В варисторах из оксидов металлов мелкие зерна оксидов металлов действуют как группа большого количества диодов. Таким образом, это можно рассматривать как большое количество небольших диодов, соединенных параллельно. Из-за этого переход, образованный крошечными диодами, мал, и при подаче напряжения на каждом диоде возникает небольшое напряжение.

Таким образом, из-за меньшего напряжения, которое появляется на переходе, образованном зернами оксида металла, генерируемый обратный ток утечки также минимален.

Работа варистора

При прямом смещении варистор обеспечивает высокое сопротивление на пути тока и, таким образом, очень малую величину тока, проходящего через устройства. Напряжение в этой точке называется номинальным напряжением варистора.

Когда приложенное напряжение увеличивается дальше и становится выше номинального напряжения варистора, сопротивление устройства начинает резко падать и токи начинают проходить через варистор.

Когда приложенное напряжение ниже номинального напряжения, варистор ведет себя как конденсатор и накапливает носитель заряда. Таким образом, сопротивление переменных резисторов показывает нелинейные характеристики с приложенным напряжением.

Сопротивление варистора

Из диаграммы ниже видно, что сопротивление начинает падать с увеличением напряжения.

ВАХ варисторов

ВАХ варисторов показаны на диаграмме ниже. Из диаграммы ниже видно, что ток зависит от приложенного напряжения нелинейно. В типичном резисторе ток изменяется линейно в зависимости от приложенного напряжения, т. е. подчиняется закону Ома, в то время как варисторы не подчиняются закону Ома.

Первоначально при приложении напряжения ток не показывает значительного увеличения, но через некоторое время небольшое изменение приложенного напряжения вызывает значительное увеличение значения тока. Напряжение, выше которого начинает резко возрастать ток, называется номинальным напряжением варисторов.

Применение варисторов

Защита электрических и электронных цепей: Варисторы защищают электрические и электронные цепи, пропуская через них чрезмерный ток. Варисторы подключаются параллельно электрическому или электронному компоненту в цепи. Когда в цепи появляется напряжение, варисторы действуют как короткое замыкание и оказывают незначительное сопротивление.

Благодаря этому избыточный ток проходит по пути наименьшего сопротивления, т. е. проходит через варисторы вместо прохождения через компоненты и защищает компонент от повреждения.

В электронной схеме варисторы также соединены параллельно транзисторам, так что в случае появления в устройстве чрезмерного напряжения или тока весь ток протекает через варисторы.

Характеристики варисторов

1. Электрические свойства: Соотношение между напряжением (V) и током (I) варистора можно понять с помощью приведенного ниже уравнения.

            V = CI ^β  

         где C и β — константы

2. Значение сопротивления (I ток: ток) и отношение сопротивления (R) может быть определено как Сопротивление (R).

           R = V/I = CI ^β /I

3. Рассеиваемая мощность: Рассеиваемая мощность в варисторе равна произведению напряжения и тока.

P = V*I = V*(V/ C) ^{1/ β}

Связь между током утечки и частотой

x _C = 1/ (2πfc)

. — частота, C — емкость, X _c — реактивное сопротивление.

Таким образом, если частота сигнала увеличивается, реактивное сопротивление уменьшается и, следовательно, ток утечки через устройства начинает увеличиваться.

Нелинейные резисторы: термисторы, варисторы, мемристоры

Нелинейные резисторы — это резистивные компоненты, сопротивление которых не линейно зависит от таких параметров, как напряжение, ток (варисторы), температура (термисторы) или зависит от предыдущей ступени (мемристоры).

Нелинейное поведение сопротивления успешно используется для получения специальных функций, таких как датчики, ограничители, защита от электростатического разряда, самобалансирующаяся стабилизация температуры и т. д., с использованием относительно простого и надежного пассивного компонента.

Варистор означает Vari способный Resi хранить . Это нелинейный по напряжению резистор/резистор, зависящий от напряжения. Это элемент, который меняет значение своего сопротивления в зависимости от приложенного напряжения. Эта функция в основном используется для защиты электронных устройств от аномального напряжения, например, от грозовых перенапряжений и статического электричества. В отличие от термисторов он не имеет практической временной задержки своей функции.

Назначение и конструкция

Как и термисторы, варистор изготовлен из спрессованного и спеченного порошкового соединения, состоящего из карбида кремния (SiC) или оксида цинка (ZnO). Варистор ZnO имеет превосходные характеристики и преобладает сегодня во всем производстве. В этом разделе рассматриваются только варисторы ZnO. Если спекать оксид цинка вместе с другими добавками оксидов металлов, то образуется поликристаллическая керамика. В межкристаллитных границах зерен оксида цинка образуются P-N переходы с полупроводниковыми характеристиками — так называемые двойные барьеры Шоттки — с выпрямляющими характеристиками. Каждое зерно ZnO ​​со слипшимися границами действует как миниатюрный варистор с симметричной вольт-амперной характеристикой. Соединение зерен можно рассматривать как конгломерат «микроваристоров», соединенных последовательно и параллельно. Таким образом, нагрузочная способность и способность поглощать энергию таким образом будут полностью превосходить обычные полупроводниковые элементы. Там генерация мощности будет происходить исключительно на тонкой границе P-N, тогда как в варисторе она будет происходить во всех микроваристорах, равномерно распределенных по всему телу.

Рис. 12. Пример вольт-амперной характеристики одного варисторного элемента.

Вольт-амперная характеристика элементарного варистора может выглядеть так, как показано на рис. 12. Другие производители могут иметь несколько измененные значения напряжения. Количество микроваристоров, соединенных последовательно и параллельно, определяет электрические характеристики варистора. Если соединить 10 зерен последовательно, с характеристикой согласно рисунку, то получится варистор толщиной 10 зерен и напряжением варистора 30 В. Форма и герметизация варисторов примерно такие же, как термисторы.

Из различных конструкций преобладают диски, с радиальными выводами и различными герметизациями, или с цельными, металлизированными поверхностями, предназначенные для последовательного соединения путем укладки отдельных варисторов. Инкапсуляции, например, лак и т.п., требуют высокой устойчивости к растяжению и стойкости к моющим средствам. Из непокрытых типов также следует упомянуть определенную трубчатую конструкцию, предназначенную для соединителей. При изготовлении целью является зернистая смесь с регулярной структурой, особенно в варисторах высокого напряжения/высокой энергии.

Неравномерная структура препятствует теплопроводности и может привести к неравномерному распределению тока и возникновению горячих точек, а также к локальной деградации материала. В низковольтных приложениях однородность имеет жизненно важное значение. Комбинация многоэлектродной конструкции и мелкого однородного зерна позволила создать многослойный варистор (MLV), предпочтительно используемый в качестве SMD, предназначенный для приложений с низким напряжением.

Эти MLV изготавливаются аналогично многослойной керамике (MLCC). Электроды наносятся толстопленочной краской на слои оксида цинка, слои укладываются в стопку с желаемым количеством слоев. Пакет затем спекается в монолитное тело и, наконец, снабжается выводами, которые обжигаются на концах корпуса. Серебро или серебро/палладий используются в качестве контактного металла в старом и военном стиле (рис. 13 и 14), в то время как никелевые электроды BME сегодня являются массовыми типами. Нанесение никелевого барьера требует специальных процессов из-за проводящего оксида цинка, которые отличаются от обычного гальванического покрытия.

Многослойные конструкции SMD производятся в размерах EIA от 0201 до 2220.

Рисунок 13. Конструкция многослойного варистора SMD; источник: Panasonic Рис. 14. Схема варистора на чипе AgPd в многослойной технике.

Некоторые определения

Максимальное рабочее напряжение
Максимальное рабочее напряжение = максимальное напряжение, которое может непрерывно прикладываться к варистору.

Напряжение варистора
Напряжение варистора = напряжение на варисторе, когда через тело проходит ток 1 мА.

Максимальное напряжение фиксации
Под максимальным напряжением фиксации мы понимаем пиковое напряжение на варисторе, когда он подвергается воздействию определенного пикового импульсного тока с определенной формой волны. Обычный тестовый импульс представляет собой так называемый импульс 8/20, указанный IEC, с определенной силой тока.

Рис. 15. Стандартный импульс тока для испытания термистора согласно IEC 60 с t ₁ = 8 мкс и t ₂ = 20 мкс.

Максимальный переходный пиковый ток
Максимальный ток, допустимый через варистор, зависит от формы и ширины импульса, частоты повторения и количества циклов. Начальная точка для импульсной способности задается максимальным пиковым током формы 8/20, который изменяет напряжение варистора максимум на 10 %R

Варисторная характеристика V/I

Кривая V/I элементарного варистора в Рис. 12. немного отличается от практического варистора, который в нормальном рабочем диапазоне может быть аппроксимирован до

Уравнение зависимости напряжения варистора [7]

где:

C = напряжение варистора при 1А.

I = фактический рабочий ток.

β ≈ 0,03.

Типичная характеристика V/I показана на рис. 16.

Рис. 16. Типовая кривая V/I варистора

Кривая V/I варистора имеет допуски. Когда указывается ток утечки, предполагается максимально возможный ток при определенном напряжении. Фиксирующее напряжение, возникающее на варисторе при переходных процессах, определяется как максимально возможное при определенном токе. Таким образом, технические характеристики контролируются сплошной линией на рис. 17. Практические стандартные ограничения для варистора показаны на рис. 18.

Рисунок 17. Заданные области и пределы для варистора. Рис. 18. Определения варисторной характеристики.

Принципы варисторного ограничения напряжения

Если варистор должен работать как ограничитель напряжения, в цепи требуется последовательное сопротивление. Обычные прямые проводники имеют как сопротивление, так и индуктивность (≈ 1 нГн/мм) и сами по себе обеспечивают определенную защиту. Практически, однако, проблема решается последовательным резистором в несколько сотен Ом (рис. 19)..).

Рис. 19. Пример ограничения напряжения комбинацией варистор + последовательный резистор. Рис. 20. Время отклика t ₂ -t ₁ варистора.

Время отклика варистора

Когда на варистор воздействует переходное напряжение, напряжение на компоненте возрастает до тех пор, пока не начнутся характеристики резки. Однако существует короткая задержка, динамический эффект, который приводит к некоторому выбросу, как показано на рис. 20. В качестве примера показан входящий импульс с временем нарастания 10 кВ/мкс. Реакция времени варистора определяется как время нарастания t ₂ – т ₁ на рис. Время отклика редко превышает 20 нс; время отклика многослойных варисторных SMD обычно не превышает 1 нс. Время отклика иногда называют временем включения.

Выбор типа

Выбор правильного варистора предполагает тщательное определение рабочего напряжения, включая допуски, ожидаемые переходные процессы, их продолжительность, энергию импульса и частоту повторения. Кроме того, мы должны учитывать экологические требования и условия монтажа. Параллельное соединение двух варисторов с целью увеличения нагрузочной способности по току следует производить только в том случае, если напряжения варисторов (при 1 мА) отличаются друг от друга менее чем на 1 %. В противном случае дисбаланс нагрузки может быть значительным и в самых неблагоприятных случаях достигает 1000:1.

Виды отказов

Наиболее распространенным видом отказа является короткое замыкание, которое может произойти после недопустимо высоких и богатых энергией импульсов напряжения или после работы при установившемся напряжении, превышающем номинальное напряжение. В последнем случае режим отказа может измениться на разомкнутую цепь из-за эффектов плавления в концевых соединениях или разрыва упаковки, когда большое количество генерируемой энергии вызывает выброс материала упаковки.

Надежность

Надежность нелинейных резисторов, включая варисторы, в настоящее время считается относительно хорошей. Не в последнюю очередь это зависит от серьезных производителей, использующих производственные программы на основе SPC и имеющих проверенные типовые разрешения. Примеры продуктов с классификацией климатической категории 40/125/56 являются еще одним показателем хорошего качества. Кроме того, если мы выберем стеклянную/металлическую упаковку, качество будет еще лучше.

Ядерное излучение

Испытания с радиоактивным излучением в виде нейтронного, β- и γ-излучения показали, что варисторы способны выдерживать высокие интенсивности без какого-либо влияния на характеристики.

Таблица 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАРИСТОРОВ

* Возникающая емкость приводит к емкостному шунтированию, что делает варистор непригодным для использования на более высоких частотах.

Области применения

Многослойные варисторы для поверхностного монтажа в основном используются для защиты электронных устройств от электростатического разряда (ЭСР).