Работа варистора и устройство

Варистор это пассивный двух выводной, твердотельный полупроводник, который применяется для обеспечения защиты различных схем. В отличие от обычного плавкого предохранителя он обеспечивают защиту от перенапряжения методом стабилизации напряжения, по принципу стабилитрона.
Работа варистора

Варистор в дословном переводе с английского означает переменный резистор, но на самом деле это полупроводник, сопротивление которого нелинейно зависит от уровня приложенного напряжения, то есть он обладает нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеет два вывода. Варистор обладает отличным свойством резко и существенно снижать свое сопротивление с единиц ГОм до десятков Ом при росте приложенного к его выводам напряжения выше порогового значения. При дальнейшем увеличении сопротивление уменьшается еще больше. Благодаря отсутствию сопровождающих токов при скачкообразном изменении входного уровня напряжения, эти полупроводники являются одним из главных элементов защиты электронных устройств от импульсных перенапряжений.

Паяльник с керамическим жалом с регулятором температуры и мощности

Секреты производства варисторов

Изготавливают из технологическим способом спекания полупроводника при температуре около 1700 °C, обычно для этих целий используют порошкообразный карбид кремния или оксида цинка, и какого либо связующего вещества, например глина, жидкое стекло,и т.п. В завершающей стадии поверхность элемента металлизируют и припаивают к ней металлические выводы. Конструктивно они изготавливаются в виде дисков, таблеток и стержней.

Варистор по внешнему виду напоминает конденсатор и его часто путают из-за этого с ним. Но, никакая емкость не способна подавлять скачки напряжения таким же образом. Ведь есле в схеме какогй-либо конструкции возникнет импульс высокого напряжения, то погорит огромное количество радиокомпонентов. Поэтому использование варистора играет огромную роль в реализации защиты чувствительных электронных компонентов от возможных скачков напряжения и высоковольтных переходных процессов в электрических цепях. Всплески напряжения возможны в сетях как переменного так и постоянного тока. Они могут возникнуть и в самой конструкции. Высоковольтные всплески напряжения могут быстро нарастать по амплитуде и доходить даже до потенциала в несколько тысяч вольт, и именно от этих импульсов необходимо защищать радиоэлементы схемы.

Источником подобных импульсов является индуктивный выброс, происходящий из-за переключения катушек индуктивности, выпрямительных трансформаторов, двигателей, скачки от включения высоковольтных схем запуска люминесцентных ламп и т.п.

При нормальном режиме работы, варистор облодает очень высоким сопротивлением, поэтому его ВАХ напоминает ВАХ стабилитрона. Но в тот момент, когда на варисторе напряжение превысит номинальный уровень, его эффективное сопротивление сильно снижается.

ВАХ варистора

Как мы видим из графика этот полупроводник обладает симметричной двунаправленной характеристикой, то есть он работает в обоих направлениях, подобно стабилитрону

Из-за огромного внутреннего сопротивления, варистор не оказывает заметного влияние на схему питания, пока напряжение не привысило номинального уровня. При превышении уровня происходит переход из изолирующего состояния в электропроводящее состояние за счет лавинного эффекта в полупроводнике. При этом ток утечки, протекающий через него,скачкообразно возрастает, но напряжение на нем остается практически на том-же уровне.

Так как варистор, посоединяется к обоим выводам питания, то при нормальном уровни напряжения он обладает определенным значением емкости которая прямо пропорциональна площади и обратно пропорциональна толщине. В случае применения в цепях постоянного напряжения, емкость варистора остается более-менее постоянной.

Выпускаемые электронной промышленностью варисторы имеют широкий диапазон от 10 вольт и до нескольких тысяч, но их лучше выбирать с небольшим запасом, так для стандартных 230 вольт необходимо выбрать варистор на 250-260 вольт.

Схемы вкючения варисторов

Все варисторы подсоединяются параллельно нагрузке, правильнее всего их будет включать между фазовым проводом и проводом заземления или нейтралью.

Типовые схемы включения варисторов

В трехфазной сети переменного тока, при подсоединение нагрузки «звездой», варисторы подключаются между каждой фазой и проводом заземления. А при соединении нагрузки «треугольником», варисторы подключены между фазами.