वैरिस्टर - संचालन, प्रकार और अनुप्रयोग का सिद्धांत

एक varistor एक अर्धचालक घटक है जो इसके सक्रिय प्रतिरोध को लागू वोल्टेज की भयावहता के आधार पर गैर-रैखिक रूप से बदल सकता है। वास्तव में, यह ऐसी करंट-वोल्टेज विशेषता वाला एक अवरोधक है, जिसका रैखिक खंड एक संकीर्ण सीमा तक सीमित होता है, जिसमें एक निश्चित सीमा से ऊपर का वोल्टेज लागू होने पर वैरिस्टर का प्रतिरोध आता है।

इस बिंदु पर, तत्व का प्रतिरोध परिमाण के कई आदेशों से तेजी से बदलता है - यह एमΩ के शुरुआती दसियों से ओम की इकाइयों तक घटता है। और जितना अधिक लागू वोल्टेज बढ़ता है, वैरिस्टर का प्रतिरोध उतना ही छोटा और छोटा होता जाता है। यह संपत्ति वैरिस्टर को आधुनिक सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइसेस का स्टेपल बनाती है।

संरक्षित लोड के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ, वैरिस्टर डिस्टर्बेंस करंट को अवशोषित करता है और इसे गर्मी के रूप में नष्ट कर देता है। और इस घटना के अंत में, जब लागू वोल्टेज कम हो जाता है और दहलीज से ऊपर लौटता है, तो वैरिस्टर अपने प्रारंभिक प्रतिरोध को पुनर्स्थापित करता है और एक सुरक्षात्मक कार्य करने के लिए फिर से तैयार होता है।

हम कह सकते हैं कि वैरिस्टर गैस स्पार्क गैप का सेमीकंडक्टर एनालॉग है, केवल वैरिस्टर में, गैस स्पार्क के विपरीत, प्रारंभिक उच्च प्रतिरोध तेजी से बहाल होता है, व्यावहारिक रूप से कोई जड़ता नहीं होती है, और नाममात्र वोल्टेज की सीमा 6 से शुरू होती है और 1000 और अधिक वोल्ट तक पहुँच जाता है।

इस कारण से, व्यापक रूप से सुरक्षात्मक सर्किट में वैरिस्टर का उपयोग किया जाता है। अर्धचालक स्विचआगमनात्मक तत्वों (चिंगारी बुझाने के लिए) के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के इनपुट सर्किट के इलेक्ट्रोस्टैटिक संरक्षण के स्वतंत्र तत्वों के साथ सर्किट में।

एक वैरिस्टर के निर्माण की प्रक्रिया में लगभग 1700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर बाइंडर के साथ एक पाउडर सेमीकंडक्टर का सिंटरिंग होता है। यहां जिंक ऑक्साइड या सिलिकॉन कार्बाइड जैसे सेमीकंडक्टर्स का उपयोग किया जाता है। बांधने वाला पानी का गिलास, मिट्टी, वार्निश या राल हो सकता है। सिंटरिंग द्वारा प्राप्त डिस्क के आकार के तत्व पर, धातुकरण द्वारा इलेक्ट्रोड लगाए जाते हैं जिससे घटक के असेंबली तारों को मिलाप किया जाता है।

पारंपरिक डिस्क फॉर्म के अलावा, वैरिस्टर रॉड्स, बीड्स और फिल्मों के रूप में पाए जा सकते हैं। एडजस्टेबल वैरिस्टर को चल संपर्क के साथ छड़ के रूप में बनाया जाता है। विभिन्न बांडों के साथ सिलिकॉन कार्बाइड पर आधारित वैरिस्टर के निर्माण में उपयोग की जाने वाली पारंपरिक अर्धचालक सामग्री: थाइराइट, विलाइट, लेथिन, सिलिलाइट।

वैरिस्टर के संचालन का आंतरिक सिद्धांत यह है कि बंधन द्रव्यमान के अंदर छोटे अर्धचालक क्रिस्टल के किनारे एक दूसरे के संपर्क में होते हैं, जिससे प्रवाहकीय सर्किट बनते हैं। जब एक निश्चित परिमाण का करंट उनके पास से गुजरता है, तो क्रिस्टल का स्थानीय अति ताप होता है और सर्किट का प्रतिरोध कम हो जाता है। यह परिघटना वैरिस्टर की CVC अरैखिकता की व्याख्या करती है।

आरएमएस प्रतिक्रिया वोल्टेज के साथ वैरिस्टर के मुख्य मापदंडों में से एक, गैर-रैखिकता गुणांक है, जो गतिशील प्रतिरोध के लिए स्थिर प्रतिरोध के अनुपात को इंगित करता है। जिंक ऑक्साइड पर आधारित वैरिस्टर के लिए, यह पैरामीटर 20 से 100 तक भिन्न होता है। वैरिस्टर (TCR) के प्रतिरोध के तापमान गुणांक के लिए, यह आमतौर पर नकारात्मक होता है।

Varistor कॉम्पैक्ट, भरोसेमंद हैं और ऑपरेटिंग तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में अच्छा प्रदर्शन करते हैं। मुद्रित सर्किट बोर्डों और एसपीडी में आप 5 से 20 मिमी के व्यास वाले छोटे डिस्क वैरिस्टर पा सकते हैं। उच्च शक्तियों को नष्ट करने के लिए, 50, 120 और अधिक मिलीमीटर के समग्र आयामों वाले ब्लॉक वैरिस्टर का उपयोग किया जाता है, जो एक नाड़ी में किलोजूल ऊर्जा को नष्ट करने में सक्षम होते हैं और दक्षता खोए बिना उनके माध्यम से हजारों एम्पीयर की धाराओं को पार करते हैं।

किसी भी वैरिस्टर के सबसे महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक प्रतिक्रिया समय है। हालांकि वैरिस्टर का विशिष्ट सक्रियण समय 25 ns से अधिक नहीं होता है, और कुछ सर्किट में यह पर्याप्त है, फिर भी कुछ स्थानों पर, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक्स से सुरक्षा के लिए, तेज़ प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, 1 ns से अधिक नहीं।

इस आवश्यकता के संबंध में, वैरिस्टर के दुनिया के अग्रणी निर्माता अपने प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए अपने प्रयासों को निर्देशित करते हैं। इस लक्ष्य को प्राप्त करने का एक तरीका मल्टीलेयर घटकों के टर्मिनलों की लंबाई (क्रमशः, अधिष्ठापन) को कम करना है। ऐसे CN varistors ने पहले से ही एकीकृत परिपथों के स्थिर आउटपुट से सुरक्षा में एक योग्य स्थान ले लिया है।

DC वैरिस्टर रेटिंग वोल्टेज (1mA) एक सशर्त पैरामीटर है, इस वोल्टेज पर वैरिस्टर के माध्यम से करंट 1mA से अधिक नहीं होता है।रेटेड वोल्टेज वैरिस्टर के अंकन पर इंगित किया गया है।

ACrms वैरिस्टर की rms ac वोल्टेज प्रतिक्रिया है। डीसी - डीसी वोल्टेज सक्रियण।

इसके अलावा, किसी दिए गए वर्तमान में अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज मानकीकृत है, उदाहरण के लिए V @ 10A। डब्ल्यू घटक का रेटेड पावर अपव्यय है। J एकल अवशोषित पल्स की अधिकतम ऊर्जा है, जो उस समय को निर्धारित करती है जिसके दौरान वैरिस्टर अच्छी स्थिति में रहते हुए रेटेड शक्ति को समाप्त करने में सक्षम होगा। Ipp - वैरिस्टर का पीक करंट, उठने के समय और अवशोषित पल्स की अवधि से सामान्यीकृत, पल्स जितना लंबा होगा, अनुमेय पीक करंट उतना ही कम होगा (किलोएम्पीयर में मापा जाता है)।

अधिक शक्ति अपव्यय प्राप्त करने के लिए, वैरिस्टर के समानांतर और श्रृंखला कनेक्शन की अनुमति है। जब समानांतर में जुड़ा होता है, तो मापदंडों के जितना संभव हो उतना वैरिस्टर चुनना महत्वपूर्ण होता है।