Варисторы

Варисторы, предназначенные для зашиты преобразователей энергии от крат­ковременных превышений напряжения в сети. Эти превышения могут быть вы­званы различными причинами; коммутация входного источника энергии, сраба­тывание предохранителей, разряд молнии, переходные процессы. Устройства защиты – варисторы – широко применяются в электронных системах и устройст­вах самого различного назначения: в технике связи системах контроля, медицин­ской технике, бытовой и автомобильной электронике.

Варисторы это нелинейный резистор, сопротивление которого зависит от приложенного к нему напряжения. Поликристаллическая керамика, на основе которой выполняется варистор, получается спеканием окиси цинка, имеющей низкое электрическое сопротивление, с высокоумными оксидами металлов. Изменяя число слоев керамики, изменяя площадь прибора и управляя процес­сом спекания, можно влиять на электрические свойства варисторов и изменять их вольтамперные характеристики (ВАХ).

Для более наглядного представления о поведении вари­стора можно воспользоваться ВАХ и его электрической схемой за­мещения, которая показана на рисунке 11.2.

В зависимости от положения рабочей точки на характеристике варистора схему замещения можно упростить. В области малых токов (до загиба характе­ристики) сопротивление R. определяет поведение варистора. Ток утечки вари­стора возрастает с ростом температуры из-за поведения материала межкристаль­ных промежутков. В области малых токов можно пренебречь в схеме замещения малым сопротивлением R_B и большим сопротивлением R_y

Рисунок 11.1 – Вольтамперная характеристика варистора

В области рабочих токов (10⁴ – 10³А) сопротивление варистора становится намного меньше, поэтому из схемы замещения можно исключить R_B и R_i. В об­ласти максимальных токов (>10³ А) сопротивление R_v становится настолько ма­лым, что им можно пренебречь по сравнению с сопротивлением R_B, а емкость С не влияет на поведение варистора. Емкость С в зависимости от типа варистора может изменяться от нескольких пикофарад до десятков нанофарад и действует при переходных процессах как апериодическое звено, удлиняя фронты и спады напряжения.

Индуктивность выводов (рис. 11.2) задерживает время срабатывания варистора, увеличивая его до нескольких наносекунд.

Рисунок 11.2 – Электрическая схема замещения варистора:

L – индуктивность выводов варистора, C – емкость, R_i – сопротивление межкристальных промежудков, R_V – сопротивление варистора,

R_В – обьемное сопротивление окиси цинка.

ВАХ варистора, как показано на рисунке 11.1, является нечетной сте­пенной функцией, которая может в диапазоне средних токов аппроксими­роваться выражением

(11.1)

где А — коэффициент, численно зависящий от материала и свойственный оп­ределенному типу варистора; А больше 0 для первого квадранта характери­стики и меньше 0 для третьего; ток и напряжение имеют размерности [А] и [В].