Varistoro
ZnO kaj SiC
Varistoro aŭ pli konkrete metal-oksida varistoro (MOV) estas specifa du-borna elektronika komponanto. Ĝi estas simila al rezistilo en tio, ke ĝi ne havas memoron kaj (ideale) ne konservas energion kiel kondensatoro aŭ induktilo.
Elektra kurento I tra varistoro kaj elektra tensio U trans la varistoro estas interdependaj per unuvalora leĝo. Tamen, ĉi-tiu dependeco grave malsamas de la leĝo de Omo, kiu veras por rezistilo.
Tiel varistoro estas kvazaŭ rezistilo, kies rezistanco varias, de ĉi tio venas ĝia nomo, kiu estas vortokunfando de "varianta rezistilo".
Pli konkrete, kurento tra varistoro kreskas rapide kun kresko de la tensio, ekde iu valoro de la tensio. Tipa proksimumado de la dependeco estas
Ĉi-tio povas esti reskribita kiel
kie la eksponento n estas nomata la koeficiento de nelineareco;
- R = U/I estas statika rezistanco;
- Rd = dU/dI estas dinamika rezistanco.
La koeficiento de nelineareco n estas tipe 2 ... 10 por varistoroj surbaze de SiC kaj 20 ... 100 por varistoroj surbaze de ZnO.
Estadas ankaŭ tute aliaj variantaj rezistiloj, kiuj ne estas varistoroj.
Varistoroj estas ofte uzataj por protekti cirkvitojn kontraŭ ekscesaj nedaŭraj elektraj tensioj per kunigado de ili en la cirkvito tiel, ke, kiam ili ekfunkcias, ili ŝuntas la kurenton kreitan per la alta elektra tensio for de la delikataj komponantoj. En ĉi-tiu uzado, kiam la tensio estas en normala operacianta rango, tra la varistoro ne estas iu sufiĉe granda kurento.
Funkciado
[redakti | redakti fonton]Metal-oksida varistoro konsistas el ceramika maso de grajnoj de zinka oksido ZnO, en matrico de aliaj metalaj oksidoj (kun malgrandaj kvantoj de bismuto, kobalto, mangano), situanta inter du elektrodoj faritaj kiel metalaj teleroj. Ankaŭ estadas varistoroj surbaze de SiC, seleno Se, silicio Si.
La rando inter ĉiu grajno kaj ĝia najbaro formas diodan kuniĝon, kiu permesas al la kurento flui en nur unu direkto. La amaso de hazarde orientitaj grajnoj estas elektre ekvivalenta al multaj dorso-al-dorse kunigitaj diodaj paroj, ĉiu paro en paralelo kun multaj aliaj paroj. Kiam malgranda elektra tensio estas aplikita al la elektrodoj, nur malgranda kurento fluas tra la diodoj, ĉar duono el ili estas tiam orientitaj dorsflanke. Kiam granda elektra tensio estas aplikita, la dioda kuniĝo rompiĝas pro varmoelektrona eligo kaj tunelado de elektronoj, kaj granda kurento fluas. La rezulto de ĉi-tiu konduto estas alte nelineara kurento-tensia karakterizo.
Parametroj
[redakti | redakti fonton]Gravaj parametroj de varistoro estas la nominala pulsa energio (en ĵuloj), respondotempo (kiel longa tempodaŭro necesas, por ke la varistoro ekkonduktu kurenton, post kiam la tensio kreskis), maksimuma kurento kaj nominala kondukta elektra tensio.
Energio estas ofte difinita per la 'industria normo' de pulsoj de tempodaŭroj de 8/20 mikrosekundoj aŭ 10/1000 mikrosekundoj. Ĉi tie la unua nombro estas daŭro de pligrandiĝo de kurento dum la pulso kaj la dua nombro estas la karakteriza tempo de eksponenta malpligrandiĝo de kurento dum la pulso. Varistoro kutime povas elteni minimume 1000 ĉi tiajn pulsojn.
La nominala kondukta elektra tensio estas kutime donata je kurento de 1 mA.
| Aparato | Maksimuma pulsa kurento (tipa) | Vivperiodo – kvanto de pulsoj | Respondotempo | Ŝunta kapacitanco | Lika kurento (proksimume) |
|---|---|---|---|---|---|
| Metala oksida varistoro (MOV) | Supren ĝis 70000 A | Je 100 A, 8/20 µs pulso: 1000 pulsoj |
≈1 nanosekundo | Tipe 100 ... 1000 pF | 10 mikroamperoj |
| Diodo de Zener aŭ lavanga diodo | 50 A | Je 50 A, 8/20 µs pulso: malfinio |
Sub-mikrosekundo | 50 pF | 10 µA |
| Gasa tubo | > 20000 A | Je 500 A, 8/20 µs pulso: 200 pulsoj |
5 mikrosekundoj | 1 pF | Pikoamperoj |
La respondotempo de la MOV estas grande ambigua, ĉar kutime ne estas oficiale difinita. La sub-nanosekunda respondotempo de MOV estas donita surbaze de la materiala apriora respondotempo, sed estos malfruita per aliaj faktoroj kiel la induktanco de bornoj de komponanto. Ĉi tiu respondotempo estas malgranda kompare al 8 mikrosekundoj de pligrandiĝo-tempo de l apulso. Kiam testita per tre rapida, <1 ns pligrandiĝo-tempa pulso, MOV montras respondotempoj de tipe 40-60 ns limigo.
Tipaj kapacitancoj 100 ... 1000 pF estas por kutimaj varistoroj de 7 ... 20 mm en diametro. Varistoroj de malgrandaj kapacitancoj ≈1 pF estas haveblaj, sed ili ne povas konsumi grandajn pulsojn.
Varistoroj degradiĝas de ripeta ekspono al pulsegoj kaj povas degradiĝi ankaŭ de daŭra lika kurento. Pro la lasta ebleco oni ilin elektas kun pli granda nominala elektra tensio.
Alia specoj de nuligo de pulsoj estas diodo de Zener aŭ lavanga diodo kaj la gasa tubo. Gasa tubo estas ujo kun du elektrodoj plenigita de aero aŭ nobla gaso. Ofte ĝi enhavas malgrandan kvanton de radioaktiva materialo, kiel Ni-63, por havi pli konsekvenca ekkonduktan elektran tension kaj malpligrandigi respondotempon. Tamen, ĉi tiuj aparatoj havas pli grandan minimuman atingeblan ekkonduktan elektran tension ol eblas por varistoroj kaj diodoj de Zener, kaj pli longajn respondotempojn. Tamen, ili povas absorbi grave pli grandajn energiojn kaj kurentojn sen grava degradiĝo.
Vidu ankaŭ
[redakti | redakti fonton]Eksteraj ligiloj
[redakti | redakti fonton]- Jaroszewski, M.; Wieczorek, K.; Bretuj, W.; Kostyla, P.; (5-9 Julio 2004). Capacitance changes in degraded metal oxide varistors - Kapacitanco ŝanĝas en degradis metalaj oksidaj varistoroj. Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Solid Dielectrics - Paperoj de la 2004 IEEE internacia konferenco pri solidaj izoloj 2 736-738.
- Jim Pharr. Surge Suppressor Fires - Incendioj de ondegaj opresiloj.
- Lineaj kaj nelinearaj rezistiloj
- Detailed Comparison of Surge Suppression Devices - Detala komparo de pulsaj opresaj aparatoj.
- Metal Oxide Varistor Degradation - Degrado de metalaj oksidaj varistoroj. IAEI novaĵoj 2004.
- http://www.elektro.it/spd/spd_10.html Ĝenerala informo pri protekto kontraŭ fulmoj