Τι είναι το βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου;
Ο όρος «βαρίστορ» είναι μια σύντομη μορφή μεταβλητής αντίστασης. Επομένως, οι τιμές των αντιστάσεων θα υπόκεινται σε αλλαγές ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες.
Τα βαρίστορ μεταλλικού οξειδίου είναι αντιστάσεις εξαρτώμενες από την τάση των οποίων η αντίσταση μειώνεται με την αύξηση της τάσης σε αυτά. Το Varistor σχηματίζεται από δύο λέξεις: μεταβλητή και αντίσταση. Ωστόσο, αυτοί οι τύποι μεταβλητών αντιστάσεων δεν μπορούν να τροποποιηθούν χειροκίνητα. Τα βαρίστορ αλλάζουν τις αντιστάσεις τους αυτόματα με την αύξηση των τάσεων.
Κατασκευή Βαρίστορ Οξειδίου Μετάλλου
Τα βαρίστορ αποτελούνται από δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια και ενώσεις μεταλλικού οξειδίου σε μορφή σκόνης όπως οξείδιο ψευδαργύρου ή οξείδιο κοβαλτίου και ούτω καθεξής. Οι κόκκοι μεταλλικού οξειδίου λειτουργούν σαν συνδέσεις PN ημιαγωγών μεταξύ τους. Όταν εφαρμόζεται τάση στα ηλεκτρόδια, τα βαρίστορ αρχίζουν να μεταφέρουν ρεύμα και η αγωγιμότητα σταματά μόλις αφαιρεθεί η εξωτερική τάση από τα ηλεκτρόδια.
Αρχή λειτουργίας βαρίστορ οξειδίου μετάλλου
Όταν οι ηλεκτρικές τάσεις αυξάνονται ή η ηλεκτρική ισχύς σε ένα δίκτυο αλλάζει αμέσως σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, αυτές οι διαταραχές είναι γνωστές ως μεταβατικές. Το μέγεθος της τάσης πηδά σε αρκετές χιλιάδες βολτ σε σύντομο διάστημα και μπορεί να βλάψει σοβαρά ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Το παροδικό σήμα AC φαίνονται παρακάτω:
Τα βαρίστορ μειώνουν την αντίστασή τους μόλις ανέβει η τάση και επομένως ενεργούν για να παρέχουν μια εναλλακτική διαδρομή ελάχιστης αντίστασης για την απότομη αύξηση της τάσης. Ο μόνος περιορισμός στην περίπτωση των MOV είναι ότι είναι κατάλληλα για μεταβατικά με μικρά διαστήματα. Δεν έχουν σχεδιαστεί για μεγάλη διάρκεια παροδικών και υποβαθμίζουν τα χαρακτηριστικά τους όταν εκτίθενται σε επαναλαμβανόμενες ή μεγάλης διάρκειας μεταβατικές καταστάσεις.
Καμπύλη στατικής αντίστασης Varistor
Τα βαρίστορ οξειδίου μετάλλου δείχνουν αντίστροφη σχέση με την εφαρμοζόμενη τάση. Η αντίσταση μειώνεται όσο αυξάνεται η τάση. Όταν η τάση φτάσει στη μέγιστη τιμή, η αντίσταση φτάνει την ελάχιστη τιμή.
Varistor V-I Characteristics Curve
Οι γραμμικές αντιστάσεις ακολουθούν ένα σχέδιο ευθείας γραμμής, αλλά τα βαρίστορ δεν παρουσιάζουν τη γραμμική συμπεριφορά καθώς η αντίστασή τους πέφτει με την αύξηση της τάσης.
Οι χαρακτηριστικές καμπύλες δείχνουν αμφίδρομη συμπεριφορά των βαρίστορ και η καμπύλη μοιάζει με χαρακτηριστικά δύο διόδων Zener που συνδέονται μεταξύ τους. Όταν τα βαρίστορ σταματούν την αγωγιμότητα, η καμπύλη μετατοπίζεται σε γραμμική τάση σε κατάσταση εκτός λειτουργίας. Κατά τη διάρκεια της αγωγής, η καμπύλη δείχνει μη γραμμική συμπεριφορά.
Χωρητικότητα Varistor & Τάσεις Σύσφιξης
Τα δύο ηλεκτρόδια μαζί με το ενδιάμεσο μέσο οξειδίου μετάλλου του βαρίστορ μοιάζουν με πυκνωτή. Το μέσο γίνεται διηλεκτρικό και τα βαρίστορ λειτουργούν ως πυκνωτές στους τρόπους μη αγωγής τους.
Τα MOV εισέρχονται σε λειτουργία αγωγιμότητας πάνω από τις τιμές τάσης σύσφιξης και δεν αγώγονται κάτω από τις τάσεις σύσφιξης. Η τάση σύσφιξης μπορεί να οριστεί ως το επίπεδο τάσης συνεχούς ρεύματος που θα επέτρεπε μια ροή ρεύματος 1 mA μέσω του σώματος του βαρίστορ. Αυτό το επίπεδο τάσης σύσφιξης αποφασίζει για τον τρόπο αγωγής των βαρίστορ.
Στην τάση DC, η επίδραση της χωρητικότητας δεν επηρεάζει πολύ και παραμένει εντός ορίων κάτω από το επίπεδο τάσης σύσφιξης. Αλλά σε περιπτώσεις εναλλασσόμενης τάσης, ένα φαινόμενο ρεύματος διαρροής. Η αντίδραση διαρροής πέφτει με την αύξηση της συχνότητας και εκφράζεται όπως στην περίπτωση του πυκνωτή παρακάτω:
Εφαρμογές Varistor
Τα βαρίστορ μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα που εκτίθεται σε αιχμές τάσης. Προστίθεται σε παράλληλη διάταξη με το ηλεκτρικό κύκλωμα να προστατεύεται. Παρακάτω είναι μερικές από τις κύριες εφαρμογές των βαρίστορ:
συμπέρασμα
Τα βαρίστορ προστατεύουν τον ηλεκτρικό εξοπλισμό από υπερβολικές αιχμές τάσης. Προστατεύουν τα ευαίσθητα ηλεκτρικά δίκτυα από μεταβατικά, όπως ακριβώς οι διακόπτες κυκλώματος και οι ασφάλειες που προστατεύουν από υπερβολικά ρεύματα. Διατίθενται σε σχέδια από 10 έως 1000 βολτ, τόσο για τροφοδοσία AC όσο και για DC.