ネットワークに含まれる各電子機器は、電流または電圧のしきい値を超えないように保護する必要があります。電流保護にはさまざまなヒューズと回路ブレーカーが使用されますが、デバイスを過電圧から保護するためにバリスタが最もよく使用されます。この記事では、バリスタの動作原理、その特性、この電子部品の長所と短所について考察します。
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バリスタとは何ですか？どこで使用されますか
バリスタ -半導体材料で作られた可変抵抗器で、印加する電圧に応じて電気抵抗を変化させることができます。
このような電子部品の動作原理は、従来の抵抗器やポテンショメータとは異なります。標準 抵抗器 回路内の電圧に関係なく、いつでも一定の抵抗値があります。ポテンショメータを使用すると、コントロールノブを回して抵抗を手動で変更できます。しかし、バリスタには非線形の対称的な電流-電圧特性があり、その抵抗は回路内の電圧に完全に依存します。
この特性により、バリスタは、電圧の種類に関係なく、電気ネットワーク、機械、機器、および電子部品、ボード、マイクロ回路を保護するために広く効果的に使用されています。それらは製造コストが低く、使用において信頼性があり、高負荷に耐えることができます。
バリスタは、最大20 kVの高電圧設備と、3〜200Vの低電圧設備の両方で電圧リミッターとして使用されます。同時に、交流と直流の両方のネットワークで機能します。これらは、電流と電圧の調整と安定化、およびサージ保護デバイスで使用されます。ネットワークフィルター、電源、携帯電話、 SPD およびその他のSPE。
動作の種類と原理
通常の状態で動作している場合、バリスタには大きな抵抗があり、電圧がしきい値を超えると減少する可能性があります。つまり、回路内の電圧が大幅に上昇すると、バリスタは絶縁状態から導電状態に移行し、半導体のアバランシェ効果により、それ自体に大電流を流すことで電圧を安定させます。
バリスタは高電圧と低電圧で動作するため、同じ動作原理を持つ2つのデバイスグループに分けられます。
- 高電圧：最大20 kVの電流値の回路で動作可能（ネットワークおよび機器の保護システム、サージ保護デバイスで使用）
- 低電圧：このタイプのコンポーネントの定格電圧は3〜200 Vです（0.1〜1Aの電流で電子機器および機器コンポーネントを保護するために使用され、電源の入力または出力に取り付けられます）。
バリスタの応答時間 電力サージ は約25nsであり、優れた値ですが、不十分な場合もあります。そのため、電子部品のメーカーは、応答時間が0.5nsのsmd抵抗を製造する技術を開発しました。
すべてのタイプのバリスタは、この材料をバインダー（樹脂、粘土、ガラス）と高温で焼結することにより、炭化ケイ素または酸化亜鉛でできています。半導体素子を受け取った後、接続用のはんだ付け金属リードで両面を金属化します。
マーキング、主な特性とパラメータ
バリスタの各メーカーは特定の方法で製品にラベルを付けているため、かなりの数の指定オプションとその解釈があります。最も一般的なロシアのバリスタはK275であり、人気のある外国製のコンポーネントは7n471k、kl472mなどです。
CNR-10d751kバリスタの指定は、次のように解読できます。 CNR –金属酸化物バリスタ。 d -コンポーネントがディスクの形式であることを意味します。 10 ディスクの直径です。 751 –このデバイスの応答電圧（計算は、最初の2桁に10を掛けて、3桁に等しい電力を掛けることによって行われます。つまり、1次の10の75倍で750 Vになります）。 k -定格電圧の許容偏差。これは、どの方向でも10％です（l-15％、M-20％、P-25％）。
バリスタの主な特徴は次のパラメータです。
分類電圧 -バリスタを流れる電流の特定の値での電圧（通常、この値は1mAです）。この設定は条件付きであり、デバイスの選択には影響しません。
最大許容電圧 –電圧範囲（RMSまたはRMS）、バリスタがその抵抗を下げ始めるところ。
最大吸収エネルギー -バリスタが単一のパルスにさらされたときに散逸し、故障しないエネルギーの値を示す特性（ジュールで測定);
最大サージ電流 –現在のパルスの立ち上がり時間と持続時間を正規化します（アンペアで測定);
容量 は非常に重要なパラメータであり、閉じた状態と特定の周波数で測定されます（バリスタに大電流を流すとゼロになります);
許容範囲 -両方向の公称電位差からの偏差（パーセンテージで示されます).
反応時間 -バリスタが閉じた状態から開いた状態に移行する時間間隔（通常、数十ナノ秒).
バリスタの長所と短所
非線形抵抗（バリスタ）の重要な利点は、高周波および高負荷での安定した信頼性の高い動作です。 3 V〜20 kVの電圧で動作する多くのデバイスで使用されており、製造が比較的簡単で安価であり、動作が効率的です。その他の重要な利点は次のとおりです。
- 高い応答速度（ナノ秒）;
- 長い耐用年数;
- 電圧降下を監視する機能（不活性法）。
この電子部品には多くの利点がありますが、さまざまなシステムでの使用に影響を与える欠点もあります。これらには以下が含まれます：
- 動作中の低周波ノイズ。
- コンポーネントの経年劣化（時間の経過に伴うパラメータの喪失）;
- 大きな静電容量：電圧と要素のタイプに依存し、70〜3200 pFの範囲であり、デバイスのパフォーマンスに影響を与えます。
- 最大電圧値では、電力が消費されません。大幅に過熱し、長期的な最大電圧値で故障します。
バリスタの選択
特定のデバイスに適したバリスタを選択するには、その電源の特性（抵抗と過渡パルスの電力）を知る必要があります。最大許容電流値は、特にその曝露時間と繰り返し回数によって決定されるため、ピーク電流値が過小評価されているバリスタを取り付けると、すぐに故障します。要するに、デバイスを効果的に保護するためには、公称値に対してわずかなマージンを持つ電圧のバリスタを選択する必要があります。
また、このような電子部品を問題なく動作させるためには、吸収された熱エネルギーの放散率と、通常の動作状態にすばやく戻る能力が非常に重要です。
バリスタを接続するための図とオプションの指定
に スキーム バリスタは通常 表示、通常の抵抗と同じですが、スラッシュの横にUが追加されています。この機能は、この要素が回路内の電圧に抵抗依存していることを図で示しています。また 配線図 この要素は、シリアル番号（RU1、RU2 ...など）が追加された2文字のRとUでマークされています。
バリスタを接続するためのオプションは多数ありますが、すべての方法に共通することは、このコンポーネントが電源回路と並列に接続されていることです。したがって、電圧パルスの危険な値がない場合、バリスタを流れる電流の値は小さく（抵抗値が大きいため）、システムのパフォーマンスに影響を与えることはありません。過電圧が発生すると、バリスタは抵抗を小さな値に変更し、負荷はシャントされ、吸収されたエネルギーは周囲の空間に放散されます。
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