Варисторы это. Варисторы: принцип работы, типы и применение в электронике

Что такое варисторы и как они работают. Какие бывают типы варисторов. Где применяются варисторы в электронике. Как выбрать подходящий варистор для защиты электрической цепи. Преимущества и недостатки использования варисторов.

Что такое варистор и принцип его работы

Варистор (от англ. variable resistor — переменный резистор) — это полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого нелинейно зависит от приложенного напряжения. Основная функция варистора — защита электронных устройств от перенапряжений и импульсных помех.

Принцип работы варистора основан на свойстве полупроводниковых материалов изменять свое сопротивление при изменении напряжения. При нормальном рабочем напряжении сопротивление варистора очень высокое, и он практически не влияет на работу схемы. Когда напряжение превышает определенный порог, сопротивление варистора резко падает, и он начинает проводить ток, ограничивая напряжение на защищаемой цепи.

Основные типы и конструкции варисторов

По конструкции и материалам различают следующие основные типы варисторов:

• Металлооксидные варисторы (MOV) на основе оксида цинка. Это наиболее распространенный тип.
• Карбид-кремниевые варисторы (SiC).
• Многослойные чип-варисторы (MLV).
• Диски с радиальными выводами.
• Варисторы для поверхностного монтажа.

Металлооксидные варисторы обладают высокой энергоемкостью и способны поглощать мощные импульсы. Многослойные чип-варисторы компактны и подходят для применения в портативной электронике.

Области применения варисторов в электронике

Основные области применения варисторов в электронных устройствах:

• Защита от перенапряжений в сетях питания.
• Подавление коммутационных помех.
• Защита полупроводниковых приборов от импульсных перегрузок.
• Ограничение напряжения в цепях управления и сигнализации.
• Защита телекоммуникационного оборудования.
• Подавление электромагнитных помех в автомобильной электронике.

Как выбрать подходящий варистор для защиты

При выборе варистора для защиты электронных устройств необходимо учитывать следующие параметры:

1. Максимальное рабочее напряжение — должно быть выше номинального напряжения цепи.
2. Классификационное напряжение — напряжение, при котором варистор начинает проводить ток.
3. Максимальный импульсный ток — способность поглощать мощные импульсы тока.
4. Энергоемкость — максимальная энергия, которую может рассеять варистор.
5. Время срабатывания — должно быть меньше длительности защищаемого импульса.

Также важно учитывать условия эксплуатации, включая температурный диапазон и влажность. Для ответственных применений рекомендуется выбирать варисторы с запасом по энергоемкости.

Преимущества и недостатки использования варисторов

Основные преимущества варисторов как элементов защиты:

• Высокая энергоемкость и способность поглощать мощные импульсы.
• Быстродействие — время срабатывания порядка наносекунд.
• Простота применения, не требуют дополнительных компонентов.
• Низкая стоимость по сравнению с другими методами защиты.
• Широкий выбор типономиналов для различных применений.

Недостатки варисторов:

• Ограниченный срок службы, деградация характеристик со временем.
• Относительно большая собственная емкость.
• Возможность катастрофического отказа при превышении предельных параметров.
• Необходимость правильного выбора параметров для эффективной защиты.

Вариконы — комбинированные защитные устройства

Вариконы представляют собой комбинированные защитные устройства, объединяющие в одном корпусе варистор и конденсатор. Такая конструкция позволяет решать сразу две задачи:

1. Защита от импульсных перенапряжений с помощью варистора.
2. Подавление высокочастотных помех с помощью встроенного конденсатора.

Вариконы выпускаются в двух основных сериях:

• Серия MV — для широкого применения в диапазоне напряжений 3-125 В.
• Серия OV — специально для автомобильной электроники, рассчитана на напряжения 12, 24 и 42 В.

Использование вариконов позволяет упростить схему защиты и сэкономить место на печатной плате по сравнению с раздельным применением варистора и конденсатора.

Особенности применения варисторов в автомобильной электронике

В автомобильной электронике варисторы широко используются для защиты от перенапряжений и подавления помех. Специфика применения обусловлена следующими факторами:

• Широкий диапазон рабочих напряжений — от 12 В до 42 В в современных автомобилях.
• Жесткие условия эксплуатации — широкий температурный диапазон, вибрации, влажность.
• Высокий уровень электромагнитных помех от электродвигателей, генератора и т.д.
• Необходимость защиты чувствительной электроники (ЭБУ, датчики) от импульсных помех.

Для автомобильных применений разработаны специальные серии варисторов, соответствующие требованиям стандартов AEC-Q200 и SAE J1113. Они обеспечивают надежную защиту в жестких условиях эксплуатации автомобильной техники.

Карбид кремния для изготовления варистора

Варистор ( от англ. vari(able) – переменный и (resi)stor — резистор), полупроводниковый резистор, в котором электрическое сопротивление изменяется с изменением приложенного напряжения. Варистор – это электротехническое изделие, которое изготовлено из многофазных полупроводниковых материалов.

Основным материалом для изготовления варисторов является полупроводниковый карбид кремния, или SiC. Кристаллы карбида кремния измельчают до фракции 40-300 мкм, а затем получившийся порошок применяют в качестве основы варистора.

Электропроводность порошка карбида кремния обладает нелинейным характером. Она нестабильна и зависит от крупности фракции, степени сжатия, изменяется при тряске. Именно из-за этого порошок карбида кремния скрепляется связующим составом.

Запрессованный в форму порошок карбида кремния со связующим веществом спекают. Если в качестве связующего вещества для карбидкремниевого порошка выступает глина, то получившийся материал называют «тирит». В состав тирита входит 74% карбида кремния мелкой фракции и глина. Полученную смесь прессуют и обжигают при температуре 1270°С.

Если в качестве связующего используется жидкое стекло, или силикатный клей, то получившийся материал носит название «вилит». Смесь порошкообразного карбида кремния и жидкого стекла прессуют и обжигают при температуре 380°С.

Лэтин получают при использовании в качестве связующего ультрафарфоровой связки. Кристаллический кремний с прессованным углеродом носит название «силит».

Поверхность прессованной заготовки металлизируют, а затем припаивают к ней выводы. Изменение электропроводности варистора при постепенном увеличении напряжения на его выводах обусловлено сложными явлениями на поверхности кристаллов или на контактах. К примеру, снижение сопротивления при росте напряжения в варисторе, который изготовлен из карбида кремния, объясняется падением сопротивления контактов между частицами карбида кремния. Это происходит из-за нелинейного роста тока через p-n- переходы, которые образовываются на этих контактах, в следствие автоэлектронной эмиссии на острых участках кристаллов.

Варисторы, изготовленные с применением карбида кремния, обладают низким коэффициентом нелинейности, которая колеблется в диапазоне 5-7. Из-за этого при изготовлении варистором применяют оксид цинка, добавляя висмут, кобальт, марганец, сурьму и хром. Однако процесс изготовления таких варисторов весьма сложен, так как имеется необходимость раздельного размола компонентов, смешивание со связующим веществом, прессования, спекания с выжиганием связки, размола, вторичного спекания, вжигания электродов.

В результате этих действий получают высококачественную керамику, обладающую высокой нелинейностью, колеблющейся в диапазоне 50-70.

Варисторы, или нелинейные резисторы, нашли широкое применение для производства вентильных разрядников, которые предназначены для защиты электрического оборудования от коммутационных и грозовых напряжений. Различают высоковольтные и низковольтные вентильные разрядники. Варисторы применяют также в модуляторах, умножителях частоты и устройствах поглощения напряжения.

Заказать обратный звонок

новое предложение от компании Bourns

Для некоторых приложений нужен определенный подход к подавлению электромагнитных помех (ЭМП), при котором требуется как собственно подавление ЭМП, так и защита от скачков напряжения, а точнее — поглощение их энергии. Обычно эту проблему решает использование двух компонентов — конденсатора для подавления излучаемой ЭМП и металлооксидного варистора для поглощения энергии броска напряжения. В настоящее время в портфеле предложений компании Bourns, широко известной на рынке дискретных компонентов для защиты цепей и решения проблем электромагнитной совместимости (ЭМС), появились уникальные компоненты — вариконы, в которых сочетаются преимущества варисторов (вари-) и конденсаторов (-кон). Эти компоненты типа «2 в 1» защищают приложения от скачков напряжения (варистор), решая вопросы ЭМС (конденсатор) и делая их отвечающими требованиям стандарта CISPR, при этом сокращаются габариты печатной платы. Статья знакомит читателей с двумя сериями вариконов: автомобильного (серия OV) и общего (серия MV) назначения.

Введение

Задача защиты — предотвращать или сводить к минимуму ущерб, вызванный скачком напряжения, при этом сама система защиты или защитный элемент должны срабатывать безопасным способом, а после снятия воздействия защищаемое оборудование, в свою очередь, должно вернуться в штатное рабочее состояние с минимальным перерывом по времени. К тому же при отсутствии возмущающих воздействий защита или используемые для ее реализации элемент (элементы) не должна мешать нормальному функционированию оборудования — другими словами, должно сохраняться то, что мы называем «целостность сигнала». Это может быть электропитание или линии передачи/приема данных.

Для целей защиты могут использоваться различные компоненты или их совокупности. До недавнего времени компания Bourns предлагала и предлагает [1]:

• Семейства газовых разрядников (Gas Discharge Tubes, GDT), которые создают квазикороткое замыкание, когда при перенапряжении достигается ионизация наполняющего их газа, потом они опять возвращаются к состоянию высокого импеданса.
• Семейство устройств защиты на основе тиристоров TISP, которые сначала ограничивают напряжение в линии, а затем переключаются в проводящее состояние при низком напряжении. После скачка напряжения, когда ток падает ниже тока удержания, устройство возвращается в исходное состояние высокого импеданса.
• Семейство диодов подавления переходных напряжений (Transient Voltage Suppressor, TVS), которые работают за счет быстрого перехода от высокого импеданса к нелинейной характеристике сопротивления, ограничивающей скачки напряжения.
• Семейство защитных устройств в виде многослойных варисторов (multilayer varistor, MLV). Эту серию отличают низкие токи утечки, которые делают устройства незаметными при нормальной работе.
• Объемные силовые металлооксидные (Metal Oxide Varistor MOV) варисторы.

Основные характеристики защитных устройств можно оценить по таблице 1.

Таблица 1. Сравнительный анализ защитных ограничителей напряжения

Параметр	Газовые разрядники	Защитные тиристоры	Варисторы объемные	Обычные TVS-диоды	Специальные TVS-диоды
Уровень пиковых токов	высокий	средний	высокий	средний	средний
Минимальное напряжение включения, В	75	8	6	6	~3
Точность напряжения включения	низкая	высокая	низкая	высокая	высокая
Эффективность ограничения выбросов напряжения	средняя	высокая	средняя	высокая	высокая
Типовая емкость, пФ	~1,5	~30	~1400	~100	0,2
Соотношение «пиковый ток/габариты»	низкое	среднее	высокое	среднее	высокое
Время срабатывания	большое	среднее	большое	малое	сверхмалое

Рис. 1. Типовой металлооксидный варистор и его вольтамперная характеристика

Как можно видеть из таблицы 1, наиболее простым и экономически эффективным решением, если дело не касается высокоскоростных линий передачи данных, требующих минимальной емкости, здесь являются варисторы.

Что такое варистор? Название «варистор» (от англ. Varistor) составлено из двух частей VARI-able и resi-STOR (буквально: резистор с изменяемым сопротивлением, или, что более правильно, нелинейный резистор). Варисторы могут быть выполнены на основе карбида кремния (красные) и металлооксидные (синие), которые более распространены, конструкция типового варистора в общем виде и его вольтамперная характеристика показаны на рис. 1.

Металлооксидные варисторы (Metal Oxide Varistor, MOV) выполнены на основе оксида цинка (ZnO) с небольшим содержанием висмута, кобальта, магния и других элементов, образующих микрогранулы. В местах соприкосновения микрогранул варистора возникает эффект проводимости. Так как количество гранул в объеме варистора очень велико, абсорбируемая варистором энергия значительно превышает энергию, которая может пройти через единичный p-n-переход в диодах. В процессе протекания тока через варистор весь проходящий заряд равномерно распределяется по всему объему. Таким образом, количество энергии, которую может абсорбировать варистор, напрямую зависит от его объема и может достигать больших величин.

Кроме единичных, скажем так — самодостаточных устройств защиты, компания Bourns имеет в своем портфеле и комбинированные устройства. Инженерам Bourns удалось соединить в одном устройстве положительные свойства газового разрядника и объемного варистора. Это проприетарное решение было представлено в апреле 2019 года в виде инновационной линейки гибридных двунаправленных компонентов защиты от перенапряжения под торговым названием GMOV. В данном продукте инженеры компании объединили инновационную и компактную газоразрядную трубку (GDT) Bourns с технологией FLAT с MOV [2]. Не так давно портфель компании Bourns пополнился еще одними интересными гибридными устройствами — вариконами.

Вариконы — симбиоз варистора и конденсатора

Вариконы — это наследие от приобретенной компанией Bourns компании KEKO-Varicon d.o.o. Zuzemberk (Словения). За счет данного приобретения Bourns существенно расширил свое портфолио в сегменте металлооксидных и многослойных варисторов (MOV, MLV) и укрепил позиции в качестве одного из крупнейших производителей защитных компонентов.

Компания KEKO-Varicon — один из ведущих мировых производителей компонентов защиты от перенапряжения и подавления электромагнитных помех. Продукция компании разработана для широкого спектра применений в низковольтных приложениях, телекоммуникации, автомобильной электронике, линиях переменного тока и промышленного оборудования. Сочетание обширных технических знаний и современного оборудования позволяет KEKO-Varicon производить продукцию с высочайшим уровнем и почти 100%-ным выходом готовой продукции. Примеры продукции компании KEKO-Varicon, которые теперь доступны в портфеле заказов компании Bourns можно увидеть на рис. 2.

Компания KEKO-Varicon выпускала как стандартные радиальные дисковые варисто-ры общего применения, так и их специализированные серии [3]: многослойные SMD-варисторы для низковольтных применений, варисторы для автомобильной промышленности и медицинской техники, силовые ва-ристоры с высоким уровнем рассеиваемой энергии, а также интересующие нас в рамках данной статьи вариконы.

В технике иногда недостаток может оказаться или использоваться как несомненное достоинство. Если посмотреть на сравнительные данные, приведенные в таблице 1, то можно видеть, что варисторы имеют самою большую поглощаемую мощность импульса напряжения, но и самую большую собственную емкость, которая ограничивает их применение. Инженеры тогда еще самостоятельной компании KEKO-Varicon посмотрели на это под другим углом — а что если эту емкость увеличить и нормировать? В таком случае мы получим новый двухфункциональный элемент, который будет решать проблемы защиты от импульсов напряжения и подавления ЭМП. Так получился варикон (Varicon, VARI (stor) — варистор + COND (enser) — конденсатор), давший наименование компании. Для этого им потребовалось ни много ни мало соединить в одном корпусе варистор и многослойный керамический конденсатор, на первый взгляд — это просто, однако по факту — сложно. Кроме того, здесь необходимо уточнение: варикон не надо путать с созвучным ему варикон-дом — сегнетоэлектрическим конденсатором, емкость которого изменяется нелинейно в зависимости от приложенного напряжения, это совершенно разные компоненты и для разных целей.

Рис. 2. Внешний вид отдельных серий варисторов KEKO-Varicon, доступных ныне от компании Bourns

Рис. 3. Примеры типового использования вариконов серии MV компании Bourns: а) недопущение дуги при замыкании и размыкании контактов реле; б) защита полупроводниковых компонентов схемы — транзисторов и диодов; в) устранение помех от электродвигателей; г) подавление переходных процессов при выключении тиристора; д) стабилизация напряжения и поглощение бросков напряжения; е) защита транзисторов от подачи недопустимо высокого напряжения; ж) предотвращение акустического удара и защита пьезоизлучателя; з) защита от накопления статического электричества

Комбинированные варисторы со встроенным конденсатором применяются не только для поглощения энергии всплесков напряжения, но и для подавления сопутствующих им высокочастотных шумов и помех, как следствие, переходных процессов. Кроме того, они в определенной мере решают и вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС), подавляя электромагнитные помехи (ЭМП) непосредственно самого приложения, например, коллекторного двигателя. Схемы включения вариконов, на примере использования вари-кона серии MV, общего назначения, показаны на рис. 3 [4] (кстати, обращаю ваше внимание, что в оригинале допущены ошибки!), а пример практического применения на рис. 4.

Рис. 4. Пример практического применения вариконов серии OV на щеточной плате двигателя постоянного тока и схема для управления привода сиденья автомобиля

Серии MV/OV

Вариконы серий MV и OV представляют собой защитные устройства двойного действия, которые защищают от бросков напряжения и от высокочастотного шума, заменяя два компонента — варистор низкого напряжения и конденсатор. Вариконы серии MV предназначены для широкого применения, работают в диапазоне постоянного напряжения 3-125 В (до 170 В по запросу) и как высокочастотные шунтирующие конденсаторы выполнены на основе диэлектрика X7R, имея диапазон емкостей 10 нФ — 1 мкФ. Также доступны более низкие значения емкости. Они предназначены для защиты самой различной радиоэлектронной аппаратуры электронных устройств, чувствительной к броскам напряжения и высокочастотным шумам, производимых электромеханическими устройствами, такими как зуммеры, реле, щеточные электродвигатели и т. п. (примеры на рис. 3).

Вариконы серии OV предназначены в первую очередь для применения в автомобильном оборудовании (пример на рис. 4).

Вариконы серии OV включают варистор, предназначенный для работы на автомобильных шинах напряжения постоянного тока 12, 24 и 42 В и имеют диапазон напряжений 16, 20, 26, 38 и 56 В. Встроенный в ва-риконды серии OV конденсатор фильтрации радиочастотных помех с емкостью на основе диэлектрика X7R имеет емкость в диапазоне 0,47-1,5 мкФ (более высокие значения емкости доступны по запросу), что делает их оптимальными для защиты и обеспечения требований в части ЭМС в целом ряде приложений автомобильной электроники.

Серии MV и OV представляет собой компоненты квадратной формы. Для серии MV доступны компоненты размером 6×8 мм с линейными выводами для монтажа в отверстия. Для серии OV доступны два стандартных размера 7,5×9 мм и 8×12 мм (меньшие размеры доступны по запросу). Они требуют очень небольшого пространства для установки, как правило, занимая площадь на 30% меньше, чем два отдельных компонента. По запросу вариконы этих серий также доступны в SMD-исполнении для поверхностного монтажа (рис. 5). Обе серии могут поставляться с классификацией согласно AEC-Q200 Grade 1 (-40___+ 125 °C) для использования в автомобильной индустрии, а серия OV способна выдерживать мощные импульсы при сбросе нагрузки в соответствии с требованиями SAE J1113. Основные технические характеристики вариконов серий MV и OV компании Bourns приведены в таблице 2. Полные технических характеристики вариконов серий MV и OV компании Bourns доступны в спецификациях [4, 5].

Полная номенклатура защитных компонентов, которой владела компания KEKO-Varicon и которая перешла к Bourns, приведена в каталоге [6]. К сожалению, каталог не обновлялся с 2015 года и в нем допущены ошибки, поэтому для уточнения следует обращаться либо напрямую к службе поддержки компании Bourns, либо к ее авторизованному дилеру. В любом случае отказываться от использования таких компонентов, как вариконы, не стоит, а объединение компаний KEKO-Varicon и Bourns несомненно даст новый толчок к развитию этого перспективного направления защитных элементов. Полная номенклатура защитных компонентов компании доступна по ссылке [7].

Рис. 5. Варианты исполнения вариконов серий MV и OV компании Bourns и их графический символ

Таблица 2. Основные технические характеристики коммерчески доступных вариконов серий MV и OV

Параметр		Серия MV	Серия OV
Непрерывный режим	Приложенное установившееся напряжение
	Диапазон напряжения постоянного тока (Vdc), В	3-170	16-56
	Диапазон переменного напряжения (Vrms), В	2-130*	14-40
Импульсный режим	Энергия сброса нагрузки (WLD), Дж	-	6-12
	Возможность запуска от внешнего источника — 5 мин (Vjump). В	-	24-65
	Непериодический импульсный ток, форма волны 8/20 мкс (Imax), А	150	800-1200
	Энергия неповторяющихся всплесков напряжения, форма волны 10/1000 мкс (Wmax), Дж	0,1-2,5	2,4-10,5
Номинальная емкость конденсатора, нФ		10-1000	470-4700
ТКЕ конденсатора		X7R
Рабочая температура окружающей среды, °С		-40…+125
Температур хранения, °С		-40…+150
Температурный коэффициент порогового напряжения, не более, %/°С		+0,5
Сопротивление изоляции, не менее, ГОм		1
Допустимое напряжение изоляции, кВ, не менее		1,25
Время отклика, не более нс		25
Климатическая категория		40/125/56

Примечание. * Вариконы с номинальным напряжением 2—8 В являются нестандартными и доступны только по запросу.

Литература

1. Рентюк В. Элементы BOURNS для защиты от статического электричества и переходных процессов. В сб. «Электромагнитная совместимость в электронике». 2019.

2. Рентюк В. Комбинированный варистор компании BOURNS — эффективное решение проблемы защиты оборудования. В сб. «Электромагнитная совместимость в электронике». 2019.

3. Верхулевский К. Варисторы и конденсаторы Keko Varicon для автомобильных и промышленных применений // Компоненты и технологии. 2015. № 7.

4. MV Series — Low Voltage Dual Function Varicons. REV. A 01/20. https://www.bourns.com/docs/product-datasheets/mv_series.pdf?sfvrsn=22ed46f6_6

5. OV Series — Automotive Grade Dual Function Varicons. REV. A 01/20. https://www.bourns.com/docs/product-datasheets/ov_series.pdf?sfvrsn=eed46f6_6

6. Catalogue PROTECTIVE DEVICES. Edition 2015. http://www.keko-varicon.si/application/keko/upload/files/KEKO_OV.pdf 

7. www.bourns.com/products/circuit-protection/varistor-products

Опубликовано в сборнике «Электромагнитная совместимость в электронике» 2020 г. http://emc-e.ru

Нелинейные резисторы: термисторы, варисторы, мемристоры

Нелинейные резисторы представляют собой 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 stor . 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 рисунке 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 и локальному разрушению 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 SMD варистора; источник: Panasonic Рис. 14. Схема варистора на чипе AgPd в многослойной технологии.

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 вольт-амперная характеристика показана на рис. 16.

Рис. 16. Типичная вольт-амперная характеристика варистора

Характеристика вольт-амперная характеристика 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 ограничения напряжения варистором

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 повышается 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.

Применение

Многослойные варисторы для поверхностного монтажа используются в основном для защиты электронных устройств от электростатического разряда (ЭСР). См. рис. 21 и 22 ниже.

Рис. 21. Варисторный принцип подавления электростатического разряда; источник: Panasonic Рис. 22. Эффект подавления электростатического разряда варистором; источник: Панасоник

Сравнительный анализ защиты от электростатических разрядов

Применение варисторов для защиты от электростатических разрядов в сравнении с другими устройствами подавления электростатических разрядов – см. Рисунок 23.

Рисунок 23. Область применения варисторов и других устройств подавления электростатических разрядов в зависимости от частоты; источник: Panasonic

Circuit Protection — Varistors — Page 1

(показано 24 из 31)

Варистор — это электронный компонент, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Варисторы используются для защиты цепи от скачков напряжения. Когда к цепи прикладывается скачок высокого напряжения, результат обычно катастрофичен для цепи. Конденсатор может быть установлен параллельно сигнальным линиям.

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-7D471K

  Варистор MOV 470 В, 90 пФ, сквозное отверстие

  4 отзыва

  ₹3,15 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  995 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-7D511K

  Варистор MOV 510 В, 80 пФ, сквозное отверстие

  1 отзыв

  ₹3,15 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  243 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-10D471K

  Варистор MOV 470 В, 190 пФ, сквозное отверстие

  ₹5,25 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  129 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-10D431K

  Варистор MOV 430 В, 220 пФ, сквозное отверстие

  1 отзыв

  ₹5,25 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  940 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-7D561K

  Варистор MOV 560 В, 75 пФ, сквозное отверстие

  ₹3,15 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  400 На складе

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-10D821K

  Варистор MOV 820 В, 130 пФ, сквозное отверстие

  ₹6,25 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  416 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-10D511K

  Варистор MOV 510 В, 180 пФ, сквозное отверстие

  ₹5,25 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  584 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-10D561K

  Варистор MOV 560 В, 180 пФ, сквозное отверстие

  1 отзыв

  ₹4. 70 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  639 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  HEL

  Эвелта Артикул: 185-HEL-10D681K

  Варистор MOV 680 В, 140 пФ, сквозное отверстие

  ₹5,25 экз. GST

  Обычно доставляется в течение 2-5 дней

  320 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-B72207S0110K101

  11 В 250 А 2,75 нФ 7 мм дисковый варистор SIOV с радиальным выводом — B72207S0110K101

  ₹15,77 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  19 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-B72500T0140K060

  22V 30A 100pF 0603 Чип-варистор MLCV Керамический подавитель переходного напряжения — B72500T0140K060

  Был:

  ₹12,48

  ₹11,00 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  500 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-B72214S0301K101

  400 пФ 10% 470 В 14 мм дисковый варистор SIOV с радиальным выводом — B72214S0301K101

  24,07 ₹ экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  1 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-B72210S0110K101

  11 В 500 А 6,25 нФ 10 мм дисковый варистор SIOV с радиальным выводом — B72210S0110K101

  ₹20,19 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  89 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-B72207S0200K211

  33 В 2,5 А 1,6 нФ 7 мм дисковый варистор SIOV с радиальным выводом — B72207S0200K211

  ₹12,28 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  89 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-AVR-M2012C120MT6AB

  12V 1nF 0805 Чип-варистор MLCV Керамический подавитель переходного напряжения — AVR-M2012C120MT6AB

  Было:

  21,90 ₹

  20,00 ₹ экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  45 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-AVR-M1608C270KT2AB

  27V 160pF ​​0603 Чип-варистор MLCV Керамический подавитель переходного напряжения — AVR-M1608C270KT2AB

  ₹17,82 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  49 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-VAR-18066100M3P-CK

  10 В 20% 50 нФ 6,6 мм кольцевой варистор MLCV 3 плоскостная поверхность электрода — VAR-18066100M3P-CK

  ₹4.00 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  200 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-АВРх20С101КТ1Р1НЕ8

  110V 1.

  1pF 0402 Чип-варистор MLCV Керамический подавитель переходного напряжения — AVRh20C101KT1R1NE8

  Было:

  10,61 ₹

  8,50 ₹ экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  100 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  ТДК

  Эвелта Артикул: 133-B72587E3140S246

  14В 800А 5мм диск варистор керамический свинцовый радиальный — Б72587Э3140С246

  Было:

  75,68 ₹

  68,00 ₹ экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  30 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-VAR-18060218M3P-FK

  21,8 В 20% 50 нФ 6 мм Кольцевой варистор MLCV 3 Плоская поверхность электрода — VAR-18060218M3P-FK

  ₹3.10 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  200 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-AVR-M2012C220KT6AB

  22V 800pF 0805 Чип-варистор MLCV Керамический подавитель переходного напряжения — AVR-M2012C220KT6AB

  Был:

  ₹26,49

  ₹21,00 экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  30 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-VAR-18085240M3P-FK

  24 В 20% 50 нФ 8,5 мм кольцевой варистор MLCV 3 плоскостная поверхность электрода — VAR-18085240M3P-FK

  7,44 ₹ экз. GST

  Отправка в течение 24 часов со склада в Мумбаи

  89 В наличии

  Количество Добавить в свой список

• Быстрый просмотр

  TDK

  Эвелта Артикул: 133-AVR-M1608C270MTAAB

  27V 30pF 0603 Чип-варистор MLCV Керамический подавитель переходного напряжения — AVR-M1608C270MTAAB

  ₹5.