व्हॅरिस्टर - ऑपरेशनचे सिद्धांत, प्रकार आणि अनुप्रयोग

व्हॅरिस्टर हा एक अर्धसंवाहक घटक आहे जो त्यावर लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या परिमाणानुसार त्याचा सक्रिय प्रतिकार नॉन-रेखीय बदलू शकतो. खरं तर, हे अशा प्रकारच्या वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांसह एक प्रतिरोधक आहे, ज्याचा रेखीय विभाग एका अरुंद श्रेणीपर्यंत मर्यादित आहे, ज्यावर विशिष्ट थ्रेशोल्डच्या वर व्होल्टेज लागू केल्यावर व्हॅरिस्टरचा प्रतिकार येतो.

या टप्प्यावर, घटकाचा प्रतिकार तीव्रतेच्या अनेक क्रमाने बदलतो — तो MΩ च्या सुरुवातीच्या दहापट ते ओहमच्या एककांपर्यंत कमी होतो. आणि जितका जास्त लागू व्होल्टेज वाढेल, व्हॅरिस्टरचा प्रतिकार लहान आणि लहान होतो. हा गुणधर्म व्हॅरिस्टरला आधुनिक लाट संरक्षण उपकरणांचा मुख्य भाग बनवतो.

संरक्षित लोडसह समांतर जोडलेले, व्हॅरिस्टर विस्कळीत प्रवाह शोषून घेते आणि उष्णता म्हणून ते विसर्जित करते. आणि या घटनेच्या शेवटी, जेव्हा लागू व्होल्टेज कमी होते आणि थ्रेशोल्डच्या वर परत येते, तेव्हा व्हॅरिस्टर त्याचा प्रारंभिक प्रतिकार पुनर्संचयित करतो आणि पुन्हा संरक्षणात्मक कार्य करण्यास तयार असतो.

आम्ही असे म्हणू शकतो की व्हॅरिस्टर हा गॅस स्पार्क गॅपचा अर्धसंवाहक अॅनालॉग आहे, फक्त व्हॅरिस्टरमध्ये, गॅस स्पार्कच्या विपरीत, प्रारंभिक उच्च प्रतिकार जलद पुनर्संचयित केला जातो, व्यावहारिकपणे कोणतीही जडत्व नसते आणि नाममात्र व्होल्टेजची श्रेणी 6 पासून सुरू होते आणि 1000 आणि अधिक व्होल्टपर्यंत पोहोचते.

या कारणास्तव, varistors मोठ्या प्रमाणावर संरक्षणात्मक सर्किट वापरले जातात. सेमीकंडक्टर स्विचेस, प्रेरक घटकांसह सर्किट्समध्ये (स्पार्क्स विझवण्यासाठी), तसेच इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या इनपुट सर्किट्सच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक संरक्षणाचे स्वतंत्र घटक.

व्हेरिस्टर तयार करण्याच्या प्रक्रियेमध्ये सुमारे 1700 डिग्री सेल्सिअस तापमानात बाइंडरसह चूर्ण अर्धसंवाहक सिंटरिंगचा समावेश असतो. येथे झिंक ऑक्साईड किंवा सिलिकॉन कार्बाइडसारखे सेमीकंडक्टर वापरले जातात. बाईंडर वॉटर ग्लास, चिकणमाती, वार्निश किंवा राळ असू शकते. सिंटरिंगद्वारे प्राप्त केलेल्या डिस्क-आकाराच्या घटकावर, मेटालायझेशनद्वारे इलेक्ट्रोड लागू केले जातात ज्यामध्ये घटकाच्या असेंबली वायर्स सोल्डर केल्या जातात.

पारंपारिक डिस्क फॉर्म व्यतिरिक्त, व्हेरिस्टर रॉड्स, मणी आणि फिल्म्सच्या स्वरूपात आढळू शकतात. समायोज्य varistors एक जंगम संपर्क सह rods स्वरूपात केले जातात. पारंपारिक सेमीकंडक्टर मटेरियल वेगवेगळ्या बॉण्ड्ससह सिलिकॉन कार्बाइडवर आधारित व्हेरिस्टर्सच्या निर्मितीमध्ये वापरले जाते: थायराइट, विलाइट, लेथिन, सिलाइट.

व्हॅरिस्टरच्या ऑपरेशनचे अंतर्गत तत्त्व असे आहे की बाँडिंग मासच्या आत लहान अर्धसंवाहक क्रिस्टल्सच्या कडा एकमेकांच्या संपर्कात असतात, ज्यामुळे प्रवाहकीय सर्किट तयार होतात. जेव्हा विशिष्ट परिमाणाचा प्रवाह त्यांच्यामधून जातो, तेव्हा क्रिस्टल्सचे स्थानिक ओव्हरहाटिंग होते आणि सर्किट्सचा प्रतिकार कमी होतो. ही घटना व्हॅरिस्टरची CVC नॉनलाइनरिटी स्पष्ट करते.

आरएमएस रिस्पॉन्स व्होल्टेजसह व्हॅरिस्टरच्या मुख्य पॅरामीटर्सपैकी एक, नॉनलाइनरिटी गुणांक आहे, जो गतिमान प्रतिरोधनाच्या स्थिर प्रतिकाराचे गुणोत्तर दर्शवितो. झिंक ऑक्साईडवर आधारित व्हेरिस्टर्ससाठी, हे पॅरामीटर 20 ते 100 पर्यंत बदलते. व्हॅरिस्टर (टीसीआर) च्या प्रतिरोधक तापमान गुणांकासाठी, ते सहसा नकारात्मक असते.

व्हॅरिस्टर कॉम्पॅक्ट, विश्वासार्ह आहेत आणि ऑपरेटिंग तापमानाच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये चांगले कार्य करतात. मुद्रित सर्किट बोर्डवर आणि एसपीडीमध्ये तुम्हाला 5 ते 20 मिमी व्यासासह लहान डिस्क व्हेरिस्टर्स मिळू शकतात. उच्च शक्ती नष्ट करण्यासाठी, 50, 120 आणि अधिक मिलिमीटरच्या एकूण परिमाणे असलेले ब्लॉक व्हेरिस्टर वापरले जातात, जे एका नाडीमध्ये किलोज्यूल ऊर्जा विसर्जित करण्यास सक्षम असतात आणि कार्यक्षमता गमावत नसताना त्यांच्याद्वारे हजारो अँपिअरचे प्रवाह पार करतात.

कोणत्याही व्हॅरिस्टरच्या सर्वात महत्वाच्या पॅरामीटर्सपैकी एक म्हणजे प्रतिसाद वेळ. जरी व्हॅरिस्टरची विशिष्ट सक्रियता वेळ 25 एनएस पेक्षा जास्त नसली तरी, आणि काही सर्किट्समध्ये हे पुरेसे आहे, तरीही काही ठिकाणी, उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सपासून संरक्षणासाठी, वेगवान प्रतिसाद आवश्यक आहे, 1 एनएस पेक्षा जास्त नाही.

या गरजेच्या संदर्भात, व्हेरिस्टरचे जगातील आघाडीचे उत्पादक त्यांचे कार्यप्रदर्शन वाढविण्याचे त्यांचे प्रयत्न निर्देशित करतात. हे लक्ष्य साध्य करण्याचा एक मार्ग म्हणजे मल्टीलेयर घटकांच्या टर्मिनल्सची लांबी (अनुक्रमे, इंडक्टन्स) कमी करणे. अशा सीएन व्हॅरिस्टर्सने इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या स्टॅटिक आउटपुटपासून संरक्षणामध्ये आधीच योग्य स्थान घेतले आहे.

डीसी व्हेरिस्टर रेटिंग व्होल्टेज (1mA) एक सशर्त पॅरामीटर आहे, या व्होल्टेजवर व्हॅरिस्टरद्वारे प्रवाह 1mA पेक्षा जास्त नाही.व्हॅरिस्टरच्या मार्किंगवर रेट केलेले व्होल्टेज दर्शविले जाते.

ACrms हा varistor चा rms ac व्होल्टेज प्रतिसाद आहे. DC - DC व्होल्टेज अॅक्ट्युएशन.

याशिवाय, दिलेल्या विद्युतप्रवाहावर जास्तीत जास्त स्वीकार्य व्होल्टेज प्रमाणित केले जाते, उदाहरणार्थ V @ 10A. W हे घटकाचे रेट केलेले पॉवर डिसिपेशन आहे. J ही एकाच शोषलेल्या नाडीची कमाल ऊर्जा आहे, जी चांगल्या स्थितीत राहून व्हॅरिस्टर रेट केलेली पॉवर कोणत्या कालावधीत नष्ट करू शकेल हे निर्धारित करते. Ipp - व्हॅरिस्टरचा शिखर प्रवाह, वाढीच्या वेळेनुसार आणि शोषलेल्या नाडीच्या कालावधीनुसार सामान्य केला जातो, नाडी जितकी जास्त असेल तितकी कमी परवानगीयोग्य शिखर प्रवाह (किलोअँपीअरमध्ये मोजला जातो).

अधिक शक्तीचा अपव्यय साध्य करण्यासाठी, व्हेरिस्टरच्या समांतर आणि मालिका कनेक्शनला परवानगी आहे. समांतर कनेक्ट केल्यावर, पॅरामीटर्सच्या शक्य तितक्या जवळ व्हॅरिस्टर निवडणे महत्वाचे आहे.