Varistor

Varistor je pasívny elektronický komponent, ktorého úlohou je ochrana elektrických a elektronických obvodov. Varistory patria do rodiny nelineárnych odporov, čo znamená, že ich vnútorný odpor je úmerný napätiu. Na rozdiel od poistky alebo ističa, ktorý poskytuje ochranu proti nadprúdu, poskytuje varistor ochranu proti prepätiu pomocou napäťového sledovania podobným spôsobom ako zenerova dióda.

Voltampérová charakteristika varistora

Varistor je nelineárny odporový jednobran vyrábaný z polykryštalického materiálu ako napríklad Karbid kremičitý. Pri zväčšovaní napätia medzi jeho vývodmi narastá prúd najprv pomaly a takmer lineárne. Odpor súčiastky je veľký a skoro konštantný, ak však napätie dosiahne určitú hodnotu Un, ktorá podľa varistora je niekoľko desiatok V, prudko poklesne jeho dynamický vnutorný odpor. Ďalšie malé zväčšenia napätia vyvolajú veľký vzrast prúdu.

Jeho voltampérová charakteristika je krivka, symetrická podľa začiatku s charakteristickým priebehom, znázorneným na obrázku. Charakteristika sa vyznačuje približne lineárnym úsekom okolo začiatku, potom však pri určitom, dostatočne velkom napätí dochádza k prudkému vzrastu prúdu. Pokým sa neprekročí dovolený stratový výkon varistora, nenastanú nezvratné zmeny. Vzhľadom na symetriu V-A charakteristiky nezáleží na smere zapojenia varistorových zvodičov. Pri nízkej hodnote napätia je varistor takmer v nevodivom stave a má veľký elektrický odpor. Pri vyšších hodnotách napätia prechádza do vodivého stavu a hodnota odporu je nízka. Odpor varistora vo vodivom stave tlmí oscilácie, ktoré vznikajú pri pôsobení prepätia.

Pracovná oblasť varistora je obmedzená kolenom charakteristiky a dovoleným stratovým výkonom. V tejto časti sa voltampérová charakteristika vyznačuje malým diferenciálnym odporom.

Prúd varistora (I): Prúd prechádzajúci varistorom sa dá vypočítať z napätia na varistore a jeho charakteristiky:

I = U / (C I β)

Napätie na varistore (U): Napätie na varistore v závislosti od prúdu a jeho charakteristiky sa môže vypočítať pomocou vzťahu:

U = C I β

Koeficient C pre varistor je možné získať z technických špecifikácií teda datasheetu varistora. Táto hodnota je charakteristická pre konkrétny typ varistoru a je určená výrobcom. Koeficient C je číslo, ktoré sa používa v matematickom vzorci pre varistor a je potrebné poznať presnú hodnotu pre správne výpočty. Pre rôzne typy varistorov môže byť hodnota C rôzna, a preto je dôležité použiť správnu hodnotu pre konkrétny varistor.

Hodnota Exponent ß sa vypočíta na základe meraní alebo analýzy konkrétneho varistora. Tento exponent sa týka behaviorálnych vlastností varistoru a závisí na materiále, z ktorého je vyrobený, jeho štruktúre a ďalších faktoroch.

Pre vytvorenie grafu závislosti napätia na prúde pre varistor sú potrebné reálne dáta merané na konkrétnom varistore. Z týchto dát sa dá vypočítať hodnota exponentu ß, ktorý bude najlepšie reprezentovať daný varistor. Hodnoty exponentu ß sa obvykle pohybujú v rozmedzí od 3 do 5 pre typické varistory. Pokiaľ nie sú dostupné špecifické merania pre varistor, môže sa začať niektorou z týchto bežných hodnôt (napríklad ß = 3,5) a neskôr ju prispôsobiť na základe meraní, ak sú k dispozícii.