Каталог
Варистор
Варистор (variable resistor) — нелинейный полупроводниковый резистор, сопротивление которого резко изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Обладает S-образной вольт-амперной характеристикой с областью отрицательного дифференциального сопротивления. Основное назначение — защита цепей от импульсных перенапряжений (молния, коммутационные всплески).
Устройство
Варистор состоит из поликристаллического керамического диска диаметром 5–40 мм, толщиной 1–5 мм, спечённого из оксида цинка (ZnO 90–95%) с добавками оксидов Bi₂O₃, Sb₂O₃, MnO, CoO (5–10%). Границы оксидов ZnO образуют ~10⁶ диодов Шоттки с барьерной высотой 3–4 В. Металлические обкладки (Ag, Ni) на торцах служат выводами с радиальными или осевыми выводами.
Многослойные варисторы (MLV) содержат 10–100 слоёв по 0,2 мм для высоких напряжений. Корпуса: дисковые, SMD (0603–3225), цилиндрические.
Маркировка: цифровая (07D471K — 470 Ом при 75 В) или цветовая.
Принцип действия
Сопротивление определяется числом и ориентацией зерен ZnO (~30 мкм). При низком напряжении (< Uраб) ток туннелирует через барьеры, R >1 МОм. При U > Uраб (√N·3 В, где N — число зерен по толщине) барьеры пробиваются лавинно, R падает до 10–100 Ом.
Вольт-амперная характеристика симметрична, коэффициент нелинейности α = d(log I)/d(log U) = 20–100. Энергия поглощения до 10 кДж/см³. Время реакции 0,5–1 нс.
Динамическое сопротивление Rd = dU/dI <1 Ом в проводящем состоянии. Температурный коэффициент отрицательный (–0,05…–0,1%/°C).
Режимы работы
-
Запирание (U < Uраб): ток утечки <1 мкА, R>1 МОм
-
Переходный (U=Uраб): пробой, t=1 нс
-
Проведение (U=Uкл): ток шунтирования, энергия поглощения
-
Тепловое разрушение (E>Emax): пробой керамики
Основные параметры
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица |
|---|---|---|---|
| Напряжение стабилизации | Uраб (1 мА) | 3–6000 | В |
| Напряжение клиппинга | Uкл (1 кА) | 6–10 кВ | В |
| Максимальная энергия | Emax | 0,01–10 | кДж |
| Пиковый ток | Iпик | 100–100 000 | А |
| Емкость | C | 10–5000 | пФ |
| Рассеиваемая мощность | Pd | 0,05–5 | Вт |
| Рабочая температура | Tраб | –55…+125 | °C |
Климатическое исполнение: УХЛ, тропическое.
Классификация
По материалу:
-
Оксид цинка (ZnO): 90% рынка, α=30–50
-
Карбид кремния (SiC): высокотемпературные, α=10–20
-
Оксид титана (TiO₂): малые токи
По форме:
-
Дисковые (14–32 мм): силовые
-
SMD (3225–4032): платы
-
Многослойные (MLV): 10–100 слоёв
По напряжению:
-
Низковольтные (<275 В): бытовая техника
-
Средние (275–680 В): промышленность
-
Высоковольтные (>1 кВ): энергетика
Популярные серии:
| Тип | Uраб, В | Iпик 8/20 мкс, кА | Emax, Дж | Применение |
|---|---|---|---|---|
| S07K275 | 275±10% | 1,5 | 10 | Быт |
| S20K510 | 510 | 8 | 220 | Пром |
| V07E131P | 130 | 1,5 | 5 | Авто |
| MLV14K300 | 300 | 0,1 | 0,1 | SMD |
Сферы применения
Защита от перенапряжений:
-
Входные цепи блоков питания (после предохранителя)
-
Защита линий связи (RS-485, Ethernet)
-
Автомобильная электроника (12/24 В)
Стабилизация:
-
Регуляторы напряжения
-
Делители в импульсных схемах
Энергетика:
-
Защита трансформаторов, двигателей
-
Ограничители в ЛЭП (до 500 кВ)
Промышленность:
-
Частотные преобразователи
-
Сварочное оборудование
-
Электропечи
Варисторы поглощают энергию до 10 кДж, снижая пики на 90–99%, срабатывая за 1 нс. После срабатывания требуют охлаждения (Rd зависит от температуры). Заменяют газоразрядники в низковольтных схемах благодаря компактности и отсутствию радиации.
