Варисторы
Варисторы — полупроводниковые приборы, ограничивающие (смягчающие) переходные процессы в электрических цепях от перенапряжений.
Устройство и принцип работы
Варистор — это нелинейный элемент, сопротивление которого изменяется в широких пределах под воздействием напряжения. При подаче на варистор напряжения, значение которого ниже порогового, сопротивление варистора очень велико. При превышении порогового значения начинается резкое падение сопротивления варистора, и он начинает проводить ток. После того как напряжение упадёт до порогового уровня, процесс обратного изменения сопротивления повторится.
Пороговым напряжением варистора называется такое значение напряжения, при котором происходит резкое изменение сопротивления варистора от бесконечно большого до конечного значения.
Принцип работы варистора основан на лавинном размножении носителей заряда в переходе полупроводник-полупроводник при превышении определённого порогового напряжения.
На практике варисторы изготавливаются на основе кремния (Si) или оксида цинка (ZnO).
При изготовлении варисторов используются эпитаксиальные структуры, так как именно в них достигается наибольшая нелинейность вольт-амперной характеристики.
В зависимости от назначения варисторы могут иметь различную конструкцию, но в основном состоят из трёх слоёв полупроводника:
Эмиттирующий (база).
Коллекторный (иногда отсутствует).
Эмиттерный (эмиттирующая область).
Существуют также составные варисторы, состоящие из двух или более полупроводниковых материалов, обладающих различными значениями пороговых напряжений. В этом случае их работа основана на объединении вольт-амперных характеристик каждого материала.
Для защиты радиоэлектронной аппаратуры от перенапряжений и помех широко применяются ограничительные и защитные цепи с варисторами.
Применение варисторов
Ограничители перенапряжений. Варисторы применяются для защиты от импульсных перенапряжений линий связи и электротехники. Они ограничивают амплитуду перенапряжений, возникающих при коммутационных процессах в электрических сетях, вызванных грозовыми разрядами, короткими замыканиями и другими причинами. Применение варисторов позволяет обеспечить защиту оборудования, предотвращая его повреждение и выход из строя.
Защитные цепи. Варисторы используются в качестве защитных элементов в цепях питания для поглощения кратковременных перегрузок по току.
Устройства защиты от перенапряжений в телекоммуникационном оборудовании. В телефонных линиях связи, линиях передачи данных и других устройствах защиты от перенапряжений обеспечиваются с помощью варисторов.
Защита бытовой техники. Варисторы часто применяются для защиты телевизоров, радиоприёмников, мониторов и другой бытовой техники от импульсных помех и перенапряжений
Датчики давления и температуры. Варисторные датчики давления и температуры используются для измерения давления и температуры газов и жидкостей.
Варисторные стабилизаторы напряжения. В стабилизаторах напряжения переменного тока варисторы выполняют функции активных элементов. В таких устройствах происходит преобразование переменного напряжения в постоянное.
Варисторы также применяются в качестве элементов защиты в источниках бесперебойного питания (UPS) и ограничителей перенапряжений на линиях электропередач.