Panoramica del varistore

Panoramica del varistore 

 

Per assicurare l'operazione affidabile, la soppressione transitoria di tensione dovrebbe essere considerata alle fasi iniziali del processo di progettazione. Ciò può essere un compito complesso poichè i componenti elettronici sono sempre più sensibili smarrirsi passeggeri elettrici. Il progettista deve definire i tipi di minacce transitorie e determinare le che applicazioni sono necessarie mentre rispettano le norme ed i criteri dell'agenzia del prodotto.

I varistori sempre più sono utilizzati come la soluzione di prima linea per la protezione transitoria dell'impulso. Littelfuse fornisce la competenza al progettista ed offre la più vasta gamma di tecnologie della protezione di circuito per scegliere da.

I varistori di Littelfuse sono a disposizione in varie forme per servire una vasta gamma di applicazioni. Le opzioni includono i dispositivi a più strati del soppressore del supporto di superficie ultra piccolo (MLV) per le piccole applicazioni di elettronica ed i varistori tradizionali di media scadenza (MOVs) ed i varistori assiali per la protezione di piccolo macchinario, delle alimentazioni e delle componenti. Littelfuse inoltre offre il più grande supporto terminale MOVs per le applicazioni industriali.

Un'innovazione più recente alla serie di prodotti di Littelfuse, indirizzo di MLVs un la parte specifica dello spettro transitorio di tensione – l'ambiente del livello del circuito dove, sebbene basso nell'energia, nei passeggeri da ESD, nella commutazione del carico induttivo e perfino nei resti dell'impulso di fulmine raggiunga altrimenti i circuiti integrati sensibili. Ciascuno di questi eventi può riferirsi alla compatibilità elettromagnetica (EMC) di un prodotto, o alla sua immunità ai passeggeri che potrebbero causare il danno o la disfunzione.

Littelfuse offre cinque versioni distinte di MLVs compreso il soppressore per gli alti tassi di dati, la serie che di serie ESD di MHS di ml che supporta la più vasta immagine dell'applicazione, la serie di MLE destinata a ESD mentre fornisce il filtro funziona, la matrice del quadrato di serie di MILIONI in un 1206 & 0805 scheggiano e la serie di AUML caratterizzata per i passeggeri specifici ha trovato nei sistemi elettronici automobilistici.

I dispositivi montabili di superficie dei MOVIMENTI (varistore) facilitano le abitudini nel processo di montaggio di SMT e risolvono il problema di limitazione dello spazio del PWB. Sono riflusso ed ondeggiano solderable e comprendono la serie di CH, di SM7, di SM20, di MLE, di MHS, di ml e di MILIONI.

I dispositivi radiali tradizionali dei MOVIMENTI del attraverso-foro (varistore) sono disponibili di diametro di 5mm, di 7mm, di 10mm, di 14mm, di 20mm e di 25mm. Misura per assicurare la protezione dell'onda di tensione per un'ampia varietà di applicazioni e comprendono il C-III, il iTMOV, la serie della LA, di TMOV, del RA, di UltraMOV, di UltraMOV25S e di ZA.

I varistori nudi del disco sono elementi ad alta energia industriali. Sono progettati per le applicazioni speciali che richiedono il contatto elettrico unico o che imballano i metodi chiesti dai clienti. Le serie di CA di limitatori di sovracorrente transitori sono varistori ad alta energia industriali del disco (MOVs) destinati alle applicazioni speciali che richiedono il contatto elettrico unico o che imballano i metodi forniti dal cliente.

I varistori protettivi termici (TMOVs) sono destinati per soddisfare le richieste anormali di sovratensione dell'UL 1449. Possono essere onda saldata senza alcun'esigenza dei processi di montaggio speciali o costosi e comprendere il iTMOV, la serie di TMOV, di TMOV25S e di TMOV34S.

I varistori industriali dell'alta energia forniscono una valutazione molto più alta di energia e dell'impulso che MOVs regolare (varistori) ed inoltre possiedono i vari terminali per misura le richieste o gli stati differenti dell'assemblea. Comprendono la serie di SEDERE, di BB, di CA, del DA, dell'ha, di HB34, di HC, di HF34, di HG34, di TMOV34S, di UltraMOV25S, di C-III, di FBMOV e di TMOV25S.

La specialità MOVs (varistori) è disponibile nelle misure uniche della forma e possiede le varie capacità della gamma e di impulso di tensione. Comprendono la serie di C-III, di FBMOV, di mA e del RA.

I varistori integrati consistono di una particella elementare del varistore 40kA (MOVIMENTO) con un elemento termicamente attivato della totalità. Questi dispositivi sono riconosciuti come tipo 1 indipendente SPD dall'UL.

La serie di Littelfuse FBMOV protettiva termicamente e non che spezzetta il varistore rappresenta una novità nella protezione di circuito. Consiste di una particella elementare del varistore 40kA (MOVIMENTO) con un elemento termicamente attivato della totalità destinato per aprirsi in caso di surriscaldamento dovuto la sovratensione anormale, circostanze attuali limitate.

Le piante di Littelfuse per i dispositivi di PolySwitch sono 16949:2009 di ISO/TS e 9001:2008 di iso certificato.

 

 

 

Introduzione a soppressione di sovratensione

 

I passeggeri di tensione sono definiti come impulsi di breve durata di energia elettrica e sono il risultato del rilascio di energia improvviso che precedentemente è stata memorizzata, o è stata indotta attraverso altri mezzi, quali i carichi induttivi o i fulmini pesanti. In circuiti elettrici o elettronici, questa energia può essere liberata in un modo prevedibile via le azioni controllate di commutazione, o essere indotta a caso in un circuito dalle fonti esterne.

I passeggeri ripetibili sono causati frequentemente tramite l'operazione dei motori, dei generatori, o della commutazione delle componenti di circuito reattive. I passeggeri casuali, d'altra parte, sono causati spesso da fulmine (figura 1) e scarica elettrostatica (ESD) (figura 2). Il fulmine ed il ESD accadono generalmente imprevedibile e possono richiedere al monitoraggio elaborato di essere misurato esattamente, particolarmente se indotto al livello del circuito. I numerosi gruppi di norme di elettronica hanno analizzato gli avvenimenti transitori di tensione facendo uso di monitoraggio accettato o dei metodi di collaudo. Le caratteristiche chiave di parecchi passeggeri sono indicate sotto in tabella 1.

Figura 1. forma d'onda del passeggero del fulmine

	TENSIONE	CORRENTE	TEMPO DI SALITA	DURATA
Accensione	25kV	20kA	10µs	1ms
Commutazione	600V	500A	50µs	500ms
EMP	1kV	10A	20ns	1ms
ESD	15kV	30A	<1ns>	100ns

Tabella 1. Esempi delle fonti e della grandezza transitorie

Caratteristiche delle punte di tensione transitorie

Le punte di tensione transitorie esibiscono generalmente «una doppia» forma di onda esponenziale, come appare figura 1 per fulmine e figura 2 per ESD. Il periodo di aumento esponenziale di fulmine è nella gamma 1.2µs a 10µs (essenzialmente 10% - 90%) e la durata è nell'ordine di 50µs a 1000µs (50% dei valori di picco). Il ESD d'altra parte, è molto un evento della durata di scarsità. Il tempo di aumento è stato caratterizzato a meno di 1 NS. La durata globale è approssimativamente 100ns.

Figura 2. forma d'onda della prova di ESD

Perché sono i passeggeri di crescente preoccupazione?

La miniaturizzazione componente ha provocato la sensibilità aumentata agli sforzi elettrici. I microprocessori per esempio, hanno le strutture e percorsi conduttivi che non possono trattare le alte correnti dai passeggeri di ESD. Tali componenti funzionano alle tensioni molto basse, in modo dalle perturbazioni di tensione devono essere controllate per impedire l'interruzione del dispositivo ed i guasti latenti o catastrofici. I dispositivi sensibili quali i microprocessori stanno adottandi ad un tasso esponenziale. I microprocessori stanno cominciando a realizzare le operazioni trasparenti mai prima immaginate. Tutto dagli elettrodomestici, quali le lavastoviglie, ai comandi industriali e perfino ai giocattoli, ha aumentato l'uso dei microprocessori migliorare la funzionalità e l'efficienza.

I veicoli ora impiegano molti sistemi di elettronica per controllare il motore, il clima, il frenaggio e, in alcuni casi, i sistemi di sterzo. Alcune delle innovazioni sono destinate per migliorare l'efficienza, ma molte sono relative alla sicurezza, quali i sistemi di controllo della trazione e dell'ABS. Molte delle caratteristiche in apparecchi ed automobili utilizzano i moduli che presentano le minacce transitorie (quali i motori elettrici). Non solo è l'ambiente generale ostile, ma l'attrezzatura o l'apparecchio può anche essere fonti di minacce. Per questo motivo, la progettazione di circuito attenta e l'uso corretto della tecnologia di protezione contro le sovratensioni notevolmente miglioreranno l'affidabilità e la sicurezza dell'applicazione di conclusione. La tabella 2 mostra la vulnerabilità di varie tecnologie componenti.

Tipo di dispositivo	Vulnerabilità (volt)
VMOS	30-1800
MOSFET	100-200
GaAsFET	100-300
EPROM	100
JFET	140-7000
CMOS	250-3000
Diodi Schottky	300-2500
Transistor bipolari	380-7000
SCR	680-1000

GAMMA DELLA TABELLA 2. DI VULNERABILITÀ DEL DISPOSITIVO.

Scenari transitori di tensione

ESD (scarica elettrostatica)

La scarica elettrostatica è caratterizzata dai tempi di aumento molto veloci e tensioni di punta molto alte e correnti. Questa energia è il risultato di uno squilibrio delle cariche positive e negative fra gli oggetti.

Sotto sono alcuni esempi delle tensioni che possono essere generate, secondo l'umidità relativa (RH):

• Camminando attraverso un tappeto:
  @ RH 35kV = 20%; @ RH 1.5kV = 65%
   
• Camminando attraverso un pavimento del vinile:
  @ RH 12kV = 20%; @ RH 250V = 65%
   
• Lavoratore ad un banco:
  @ RH 6kV = 20%; @ RH 100V = 65%
   
• Buste del vinile:
  @ RH 7kV = 20%; @ RH 600V = 65%
   
• Poli borsa selezionata su dallo scrittorio:
  @ RH 20kV = 20%; @ RH 1.2kV = 65%

Riferendosi alla tabella 2 alla pagina precedente, può essere visto che il ESD che è generato dalle attività di ogni giorno può lontano sorpassare la soglia della vulnerabilità delle tecnologie dei semiconduttori standard. Figura 2 mostra la forma d'onda di ESD come definito nella specifica di prova di IEC 61000-4-2.

Commutazione del carico induttivo

La commutazione dei carichi induttivi genera i passeggeri dell'alta energia che aumentano di grandezza con gli oneri gravosi sempre più. Quando il carico induttivo è spento, il campo magnetico sprofondante è convertito in energia elettrica che prende la forma di doppio passeggero esponenziale. Secondo la fonte, questi passeggeri possono essere grandi quanto le centinaia di volt e le centinaia di amp, con i tempi della durata di 400ms.

Le fonti tipiche di passeggeri induttivi sono:

• Generatore
• Motore
• Relè
• Trasformatore

Questi esempi sono estremamente comuni nei sistemi elettrici ed elettronici. Poiché le dimensioni dei carichi variano secondo l'applicazione, la forma di onda, la durata, il picco di corrente e la tensione di punta sono tutte le variabili che esistono nei passeggeri del mondo reale. Una volta che queste variabili possono approssimarsi a, una tecnologia adatta del soppressore può essere selezionata.

Figura 3. scarico automobilistico del carico

Passeggeri indotti fulmine

Anche se un colpo diretto è chiaramente distruttivo, i passeggeri indotti da fulmine non sono il risultato di un colpo diretto. Quando un fulmine accade, l'evento crea un campo magnetico che può indurre i passeggeri di di grande magnitudine in cavi elettrici vicini.

Figura 4, manifestazioni come un colpo della nuvola--nuvola effettuerà non solo i cavi di RHead del ove, ma anche cavi interrati. Anche un colpo distante 1 miglio (1.6km) può generare 70V in cavi elettrici.

Figura 4. fulmine della Nuvola--nuvola

Figura 5, alla seguente pagina, manifestazioni l'effetto di un colpo della nuvola--terra: l'effetto digenerazione è ben maggior.

Figura 5. fulmine della Nuvola--terra

Figura 6, manifestazioni una forma d'onda corrente tipica per le perturbazioni indotte del fulmine.

Figura 6. forma d'onda della prova della corrente di picco

Soluzioni tecnologiche per le minacce transitorie

A causa di vari tipi di passeggeri e di applicazioni, è importante abbinare correttamente la soluzione di soppressione alle applicazioni differenti. Littelfuse offre la più vasta gamma di tecnologie della protezione di circuito per assicurare che otteniate la soluzione adeguata per la vostra applicazione. Consulti prego la nostra biblioteca online delle note di applicazione e delle note di progettazione per ulteriori informazioni sulle edizioni di progettazione comuni incontrate a http://www.littelfuse.com.

Varistori e varistori a più strati

I varistori sono tensione dipendente, dispositivi non lineari che hanno caratteristiche elettriche simili ai contro diodi Zener. Sono composti soprattutto di Z_NO con le piccole aggiunte di altri ossidi metallici come bismuto, cobalto, il magnese ed altri. Il varistore o «il MOVIMENTO» è sinterizzato durante la lavorazione in un semiconduttore ceramico e nei risultati in una microstruttura cristallina che permette che MOVs dissipi molto gli alti livelli di energia transitoria attraverso l'intera massa del dispositivo. Di conseguenza, MOVs è usato tipicamente per la soppressione di fulmine ed altri passeggeri dell'alta energia hanno trovato nell'industriale o nella linea le applicazioni di CA. Ulteriormente, MOVs è utilizzato nei circuiti di CC quali i gruppi di alimentazione a bassa tensione e le applicazioni dell'automobile. Il loro processo di fabbricazione permette molti fattori forma differenti con il disco al piombo radiale che è il più comune.

I varistori a più strati o MLVs sono costruiti con Z_NESSUN materiale simile a MOVs standard, tuttavia, sono fabbricati con gli strati intrecciati degli elettrodi del metallo e sono forniti in pacchetti ceramici senza piombo. Come con MOVs standard, transizione di Multilayers da un'alta impedenza ad uno stato di conduzione una volta sottoposto alle tensioni che superano la loro valutazione di tensione nominale. MLVs è costruito in varie dimensioni di forma del chip ed è capace di energia significativa dell'impulso per la loro dimensione fisica. Quindi, la linea di dati e la soppressione dell'alimentazione elettrica sono raggiunte con l'una tecnologia.

I seguenti parametri si applicano ai varistori e/o ai varistori a più strati e dovrebbero essere capiti dal progettista del circuito per selezionare correttamente un dispositivo per un'applicazione data.

 

 

Introduzione a tecnologia del varistore

La struttura di corpo del varistore consiste di una matrice di conduttivo_NESSUN grani di Z ha separato dalle frontiere di grano che forniscono le caratteristiche a semiconduttore della giunzione di PN. Queste frontiere sono responsabili del blocco della conduzione alle basse tensioni e sono la fonte della conduzione elettrica non lineare alle più alte tensioni.

 

FIGURA 1. CARATTERISTICA TIPICA DEL VARISTORE VI

 

Le caratteristiche simmetriche e taglienti di ripartizione come appare figura 1, permettono al varistore di fornire la prestazione transitoria eccellente di soppressione. Una volta esposta ai passeggeri ad alta tensione l'impedenza del varistore cambia molti ordini di grandezza da un circuito aperto vicino ad un livello altamente conduttivo, così premendo la tensione transitoria ad un livello sicuro. L'energia potenzialmente distruttiva dell'impulso transitorio ricevuto è assorbita dal varistore, quindi proteggente le componenti di circuito vulnerabili.

Poiché la conduzione elettrica si presenta, in effetti, fra la Z_NESSUN grani distribuiti in tutto la massa del dispositivo, il varistore di Littelfuse è inerentemente più irregolare delle sue singole controparti della giunzione di PN, quali i diodi Zener. Nel varistore, l'energia è assorbita uniformemente in tutto il corpo del dispositivo con il riscaldamento risultante sparso anche attraverso il suo volume. Le proprietà elettriche sono controllate pricipalmente dalle dimensioni fisiche del corpo del varistore che è sinterizzato in vari fattori forma quali i dischi, i chip ed i tubi. La valutazione di energia è determinata da volume, dalla valutazione di tensione dallo spessore o dalla lunghezza del percorso corrente di flusso e dalla capacità corrente dal normale misurato area alla direzione di flusso corrente.

 

Proprietà fisiche

MOVs è destinato per proteggere i circuiti sensibili dai passeggeri esterni (fulmine) e dai passeggeri interni (commutazione del carico induttivo, commutazione del relè e scarichi del condensatore). Ed altri passeggeri ad alto livello trovati nell'industriale, nella linea l'applicazione di CA o nei passeggeri del livello più basso trovati nella CC automobilistica allineano le applicazioni con la valutazione del picco di corrente che variano da 20A a 500A e la valutazione di punta di energia da 0.05J - 2.5J.

Una proprietà attraente dei MOVIMENTI è che le caratteristiche elettriche sono collegate con la massa del dispositivo. Ogni grano di ZnO degli atti ceramici come se abbia una giunzione a semiconduttore alla frontiera di grano. Una sezione trasversale del materiale è indicata nella figura 2, che illustra la microstruttura ceramica. I varistori sono fabbricati formando e sinterizzando alle le polveri basate a ossido dello zinco nelle parti ceramiche. Queste parti poi electroded con l'argento del film spesso o l'arco/il metallo spruzzato con fiamme.

Le frontiere di grano di ZnO possono essere osservate chiaramente. Poiché il comportamento elettrico non lineare si presenta alla frontiera di ogni grano semiconduttore di ZnO, il varistore può essere considerato un dispositivo «della multi-giunzione» composto di molti serie e collegamenti paralleli di frontiere di grano. Il comportamento del dispositivo può essere analizzato riguardo ai dettagli della microstruttura ceramica. La granulometria e la distribuzione medie di granulometria svolgono un ruolo principale nel comportamento elettrico.

FIGURA 2. FOTOMICROGRAFO OTTICO DI UNA SEZIONE LUCIDATA ED INCISA DI UN VARISTORE

 

Microstruttura del varistore

La massa del varistore fra i contatti è compresa i grani di ZnO di una dimensione media «d» secondo le indicazioni del modello schematico della figura 3. resistività dello ZnO è <0>

FIGURA 3. DIPINTO DEL DISEGNO SCHEMATICO DELLA MICROSTRUTTURA DI A
VARISTORE DI OSSIDO METALLICO, GRANI di CONDUZIONE dello ZnO (MEDIA
La DIMENSIONE d) È SEPARATA DALLE FRONTIERE INTERGRANULARI.

La progettazione del varistore per una tensione nominale data del varistore, (V_N), è basicamente un aspetto della selezione dello spessore del dispositivo tali che il numero appropriato dei grani, (n), è in serie fra gli elettrodi. In pratica, il materiale del varistore è caratterizzato da una pendenza di tensione misurata attraverso il suo spessore da un valore specifico di volts/mm. Controllando la composizione e fabbricando le circostanze la pendenza rimane fissa. Poiché ci sono limiti pratici alla gamma di spessori realizzabili, il più di un valore di pendenza di tensione è desiderato. Alterando la composizione degli additivi dell'ossido di metallo è possibile cambiare la granulometria «d» e raggiungere il risultato voluto.

Una proprietà fondamentale del varistore di ZnO è che la caduta di tensione attraverso una singola interfaccia «giunzione» fra i grani è quasi costante. Le osservazioni sopra una gamma di variazioni composizionali e di condizioni di lavorazione mostrano una goccia a voltaggio fisso circa di 2V-3V per giunzione di frontiera di grano. Inoltre, la caduta di tensione non varia per i grani delle dimensioni differenti. Segue, quindi, che la tensione del varistore sarà determinata dallo spessore del materiale e dalla dimensione dei grani di ZnO. La relazione può essere dichiarata molto semplicemente come segue:

La tensione del varistore, (V_N), è definita come la tensione attraverso un varistore al punto sulla sua caratteristica VI dove la transizione (v) è completa dalla regione lineare a basso livello alla regione altamente non lineare. Per gli scopi standard di misura, è definita arbitrariamente come la tensione ad una corrente di 1mA. Alcuni valori tipici delle dimensioni per i varistori di Littelfuse ricevono tabella arresa 1.

TABELLA 1.

NOTA: Formulazione di bassa tensione.

 

Teoria dell'operazione

A causa della natura policristallina dei varistori a semiconduttore di ossido metallico, il funzionamento fisico del dispositivo è più complesso di quello dei semiconduttori convenzionali. La misura intensiva ha determinato molte delle caratteristiche elettriche del dispositivo e molto sforzo continua a definire meglio l'operazione del varistore. Tuttavia dal punto di vista dell'utente, questo non proviene quasi importante quanto capendo le proprietà elettriche di base poichè si riferiscono alla costruzione del dispositivo.

La chiave a spiegare l'operazione di ossido metallico del varistore si trova nella comprensione in dei fenomeni elettronici che accadono vicino alle frontiere di grano, o nelle giunzioni fra la Z_NESSUN grani. Mentre alcuna della teoria iniziale ha supposto che il traforo elettronico accaduto con un secondo strato d'isolamento alle frontiere di grano, l'operazione di fase del varistore sia probabilmente migliore descritto tramite una disposizione serie-parallelo dei diodi semiconduttori. In questo modello, le frontiere di grano contengono gli stati di difetto che intrappolano gli elettroni liberi dalla Z semiconduttrice n tipa_NESSUN grani, così formanti uno strato di svuotamento della carica spaziale nei grani di ZnO nella regione adiacente alle frontiere di grano. (Vedi le note di riferimento all'ultima pagina di questa sezione).

La prova per gli strati di svuotamento nel varistore è indicata nella figura 4, dove l'inverso della capacità per confine quadrato è tracciato contro la tensione applicata per frontiera. Ciò è lo stesso tipo di comportamento ha osservato la concentrazione in trasportatore, N, è stata determinata essere circa 2 x 1017 per cm³. Inoltre, la larghezza dello strato di svuotamento è stata calcolata per essere unità circa 1000 di angstrom. I singoli studi della giunzione inoltre sostengono il modello del diodo.

È questi strati di svuotamento che bloccano il flusso libero dei trasportatori ed è responsabile del comportamento d'isolamento di bassa tensione nella regione di perdita come rappresentato in figura 5. La corrente di perdita è dovuto il flusso libero dei trasportatori attraverso la barriera abbassata campo e termicamente è attivata, almeno sopra circa 25°C. per i diodi di giunzione bruschi a semiconduttore PN. La relazione è:

Dove:
(V_b) = tensione della barriera,
(v) = ha applicato la tensione,
(q) = tassa dell'elettrone,
(es) = costante dielettrica a semiconduttore e
(n) = concentrazione in trasportatore.
Da questa relazione la concentrazione in trasportatore di ZnO, N, è stata determinata per essere circa 2 x 10¹⁷ per cm³.

Inoltre, la larghezza dello strato di svuotamento è stata calcolata per essere unità circa 1000 di angstrom. I singoli studi della giunzione inoltre sostengono il modello del diodo.

LA FIGURA 4. COMPORTAMENTO DI CAPACITANCE-VOLTAGE DEL VARISTORE SOMIGLIA A
UN SEMICONDUTTORE ABRUPT-JUNCTION INVERTITO
/cm3 POLARIZZATO dei ˜ 2 x 10 del ND^del DIODO¹⁷

Figura 5, manifestazioni un diagramma della banda di energia per una giunzione di frontiera-ZnO del ZnO-grano. Il grano a mano sinistra in avanti è influenzato, V_L e la destra è _toVR polarizzato inverso. Le larghezze di strato di svuotamento sono X_L e X_R e le rispettive altezze della barriera sono f_L e F.R. L'altezza polarizzata zero della barriera è f_O. Mentre la polarizzazione di tensione è aumentata, la f_L è diminuita ed il F.R. è aumentato, conducente ad un abbassamento della barriera e ad un aumento nella conduzione.

L'altezza la f_Ldella barriera di un varistore di bassa tensione è stata misurata in funzione di tensione applicata ed è presentata nella figura 6. La diminuzione rapida nella barriera ad alta tensione rappresenta l'inizio della conduzione non lineare.

FIGURA 5. DIAGRAMMA della BANDA di ENERGIA di una GIUNZIONE di ZnO-GRAINBOUNDARY-ZnO

 

FIGURA 6. BARRIERA TERMICA contro TENSIONE APPLICATA

I meccanismi di trasporto nella regione non lineare sono molto complicati e sono ancora l'argomento di ricerca attiva. La maggior parte delle teorie ricavano la loro ispirazione dalla teoria di trasporto a semiconduttore e non è coperta dettagliatamente in questo documento.

 

Costruzione del varistore

Il processo di fabbricazione del varistore di Littelfuse è illustrato nel diagramma di flusso di figura 7. Il prodotto base può differire nella composizione degli ossidi additivi, per coprire la gamma di prodotti di tensione.

FIGURA 7. ORGANIGRAMMA DEL DISEGNO SCHEMATICO DI MONTAGGIO DEL VARISTORE DI LITTELFUSE

Le caratteristiche del dispositivo sono risolute al processo di compressione. La polvere è premuta in una forma di spessore predeterminato per ottenere un valore desiderato di tensione nominale. Per ottenere le valutazioni desiderate della capacità di energia e del picco di corrente, l'area dell'elettrodo e la massa del dispositivo sono variate. La gamma di diametri ottenibili nelle offerti di prodotto del disco è elencata qui:

 

Naturalmente, altre forme, quali i rettangoli, sono inoltre possibili semplicemente cambiando i dadi della stampa. Altre tecniche ceramiche di montaggio possono essere usate per fare le forme differenti. Per esempio, i coni retinici o i tubi sono fatti espellendo e tagliando alla lunghezza. Dopo la formazione, le parti di verde (cioè, unfired) sono disposte in un forno e sinterizzato alle temperature di punta al di sopra di 1200°C. l'ossido del ismuth di B è fuso sopra 825°C, assistente nel densification iniziale del ceramico policristallino. Alle più alte temperature, la crescita di grano accade, formando una struttura con granulometria controllata.

Electroding fa, per i dispositivi del chip e della parte radiale, per mezzo di argento del film spesso infornato sulla superficie ceramica. I cavi di cavo o i terminali della cinghia poi sono saldati sul posto. Un epossidico conduttivo è usato per il collegamento conduce a 3mm i dischi assiali. Per i più grandi dispositivi industriali (dischi del diametro di 60mm e di 40mm) il materiale del contatto è alluminio spruzzato arco, con una vaporizzazione eccessiva di rame se necessario per dare una superficie solderable.

Molte tecniche dell'incapsulamento sono utilizzate nel montaggio di vari pacchetti del varistore di Littelfuse. La maggior parte delle parti radiali ed alcuni dispositivi industriali (serie dell'ha) sono rivestito a resina epossidica in un letto fluido, mentre l'epossidico «è filato» sul dispositivo assiale.

Le parti radiali sono inoltre disponibili con i rivestimenti fenolici applicati facendo uso di un processo bagnato. Il pacchetto di serie di PA consiste della plastica modellata intorno ad un sotto-insieme di disco di 20mm. I dispositivi sono tutti della serie del RA, del DA e di DB simili in quanto tutti sono composti di dischi o di chip, con le linguette o i cavi, imballati nelle coperture di plastica modellate riempite di epossidico. Gli stili differenti del pacchetto permettono la variazione nelle valutazioni di energia come pure in montaggio meccanico.

DIMENSIONI CERAMICHE DELLA TABELLA 2. BY-TYPE

 

Calcoli (sotto) i dettagli della costruzione di manifestazione 9A, 9B e 9C di alcuni pacchetti del varistore di Littelfuse. Le dimensioni del ceramico, dal tipo del pacchetto, sono sopra in tabella 2.

FIGURA 9A. SEZIONE TRASVERSALE DELLA SERIE DI MA

 

FIGURA 9B. SEZIONE TRASVERSALE DEL PACCHETTO RADIALE DEL CAVO

 

FIGURA 9C. VISTA PITTORICA DI ALTA ENERGIA DA, DB E SERIE DI BA/BB

 

Caratteristiche elettriche del varistore VI di caratterizzazione

Girandoci ora verso la regione a corrente forte di ripresa nella figura 10, vediamo che il comportamento VI si avvicina ad una caratteristica ohmica. Il valore di limitazione della resistenza dipende dalla conduttività elettrica del corpo dei grani semiconduttori di ZnO, che hanno concentrazioni in trasportatore nell'ordine di 10¹⁷ - 10¹⁸ per cm³. Ciò metterebbe la resistività di ZnO inferiore a 0.3Ωcm.

FIGURA 10. CURVA TIPICA DEL VARISTORE VI TRACCIATA SULLA SCALA BILOGARITMICA

Le caratteristiche elettriche del varistore sono visualizzate convenientemente facendo uso del formato bilogaritmico per mostrare la vasta gamma della curva VI. Il formato del ceppo inoltre è più chiaro di una rappresentazione lineare che tende ad esagerare la non linearità proporzionalmente alla scala corrente scelta. Una curva caratteristica VI tipico è indicata nella figura 10. Questo diagramma mostra una più vasta gamma di corrente che è fornito normalmente sulle schede di dati del varistore per illustrare tre regioni distinte di operazione elettrica.

 

Modello del circuito equivalente

Un modello elettrico per il varistore può essere rappresentato dal circuito equivalente semplificato di figura 11.

FIGURA 11. MODELLO DEL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL VARISTORE

 

Regione di perdita di operazione

Ai livelli a corrente debole, la curva VI si avvicina ad una relazione (ohmica) lineare ed alle manifestazioni una dipendenza significativa della temperatura. Il varistore è in un alto modo della resistenza (che si avvicina a 10⁹ Ω) e compare come circuito aperto. La componente non lineare della resistenza (R_X) può essere trascurata perché (R_FUORI) parallelamente predominerà. Inoltre, (R_SOPRA) sia insignificante confrontato a (R_FUORI).

FIGURA 12. CIRCUITO EQUIVALENTE ALLE CORRENTI BASSE

Per un dispositivo dato del varistore, la capacità rimane approssimativamente costante sopra una vasta gamma di tensione e di frequenza nella regione di perdita. Il valore della capacità cade soltanto leggermente mentre la tensione si applica al varistore. Poichè la tensione si avvicina alla tensione nominale del varistore, la capacità diminuisce. La capacità rimane quasi costante con il cambiamento di frequenza fino a 100 chilocicli. Similmente, il cambiamento con la temperatura è piccolo, il valore 25°C della capacità che proviene bene con +/--10% da -40°C a +125°C.

L'effetto di temperatura della curva caratteristica VI nella regione di perdita è indicato nella figura 13. Una dipendenza distinta della temperatura è notata.

FIGURA 13. DIPENDENZA DI TEMPERATURA DELLA CURVA CARATTERISTICA NELLA REGIONE DI PERDITA

La relazione fra la corrente di perdita (i) e la temperatura (t) è

La variazione della temperatura, in effetti, corrisponde ad un cambiamento dentro (R_FUORI). Tuttavia, (R_FUORI) rimane ad un alto valore della resistenza anche alle temperature elevate. Per esempio, è ancora nell'ordine di 10MΩ a 100MΩ a 125°C.

Sebbene (R_FUORI) sia un'alta resistenza varia con frequenza. La relazione è approssimativamente lineare con frequenza inversa.

Se tuttavia, la combinazione parallela di (R_FUORI) e (°C) è principalmente capacitivo a qualsiasi frequenza di interesse. Ciò è perché la reattanza capacitiva inoltre varia approssimativamente linearmente con 1/f.

Alle più alte correnti, a e sopra la gamma di mA, la variazione della temperatura diventa minima. Il diagramma del coefficiente di temperatura (dV/dT) riceve figura arresa 14. Dovrebbe essere notato che il coefficiente di temperatura è negativo (-) e diminuzioni come la corrente aumenta. Nella gamma di pressione di tensione del varistore (I > 1A), la dipendenza della temperatura si avvicina a zero.

FIGURA 14. RELAZIONE DEL COEFFICIENTE DI TEMPERATURA DV/DT ALLA CORRENTE DEL VARISTORE

 

Regione nominale del varistore di operazione

La caratteristica del varistore segue l'equazione:

I = chilovolt^a, dove (k) è una costante e l'esponente (a) definisce il grado di non linearità. L'alfa è una figura di merito e può essere risoluta dal pendio della curva VI o calcolato dalla formula:

In questa regione il varistore sta conducendo e la R_X predominerà sopra la C, R_{su andROFF}. La R_X si trasforma in in molti ordini di grandezza di meno che la R_{FUORI DA} ma rimane accea più grande della R.

FIGURA 15. CIRCUITO EQUIVALENTE A CONDUZIONE DEL VARISTORE

Durante la conduzione la tensione del varistore rimane relativamente costante per un cambiamento nella corrente di parecchi ordini di grandezza. In effetti, la resistenza del dispositivo, la R_X, sta cambiando in risposta alla corrente. Ciò può essere osservata esaminando la resistenza statica o dinamica in funzione della corrente. La resistenza statica è definita vicino:

I diagrammi dei valori tipici della resistenza contro la corrente (i) ricevono figura arresa 16A e 16B.

FIGURA 16A. FIGURA_DI RESISTENZA DEL VARISTORE DI ELETTRICITÀ STATICA DELLA R_X

 

FIGURA 16B. RESISTENZA DINAMICA DEL VARISTORE DI Z_X

 

Regione di ripresa di operazione

Alle alte correnti, avvicinantesi alla valutazione massima, il varistore si approssima ad un cortocircuito. La curva parte dalla relazione non lineare e si avvicina al valore della resistenza in serie materiale, circa 1Ω-10Ω. La ripresa ha luogo come R_Xapproaches il valore della R_SOPRA. La resistenza R_SOPRA rappresenta la resistenza in serie della Z_NESSUN grani. Questa resistenza è lineare (che compare poichè un pendio più ripido sul diagramma del ceppo) e si presenta alle correnti 50A a 50,000A, secondo la dimensione del varistore.

FIGURA 17. CIRCUITO EQUIVALENTE A RIPRESA DEL VARISTORE

 

Velocità degli effetti di tasso e di risposta

L'azione del varistore dipende da un meccanismo della conduzione simile a quello di altri dispositivi a semiconduttore. Per questo motivo, la conduzione si presenta molto rapidamente, senza il ritardo evidente – anche nella gamma di (ns) di nanosecondo. Figura 18, manifestazioni una fotografia composita di due tracce di tensione con e senza un varistore inserito in un generatore di impulso molto basso di induttanza. La seconda traccia (che non è sincronizzato con la prima, ma soltanto sovrapposto sullo schermo dell'oscilloscopio) indica che la tensione che preme l'effetto del varistore si presenta in meno di 1,0 NS.

FIGURA 18. RISPOSTA Di un VARISTORE di ZnO AD UN IMPULSO VELOCE di TEMPO di AUMENTO (500ps)

Nei dispositivi cavo-montati convenzionali, l'induttanza dei cavi completamente maschererebbe l'azione veloce del varistore; quindi, il circuito della prova per figura 18, inserzione richiesta di piccolo pezzo di materiale del varistore in una linea coassiale per dimostrare la risposta intrinseca del varistore.

Le prove effettuate su cavo hanno montato i dispositivi, anche con l'attenzione attenta alla lunghezza di minimizzazione del cavo, indicano che le tensioni indotte nel ciclo costituito dai cavi contribuiscono una parte sostanziale della tensione che compare attraverso i terminali di un varistore all'aumento corrente a corrente forte e veloce. Fortunatamente, le correnti che possono essere consegnate da una fonte transitoria sono invariabilmente più lente nel tempo di aumento che i passeggeri osservati di tensione. Le applicazioni il più delle volte incontrate per i varistori comprendono più lungamente i tempi di aumento correnti di 0.5μs.

L'tasso-de-aumento di tensione non è il migliore termine per usare quando discutendo la risposta di un varistore ad un impulso veloce (da spinterometri dissimili dove un tempo limitato è compreso nella commutazione da non conducente allo stato di conduzione). Il tempo di reazione del varistore alla corrente transitoria che un circuito può consegnare è la caratteristica appropriata da considerare.

La caratteristica VI della figura 19A, manifestazioni come la risposta del varistore è colpita dalla forma d'onda corrente. Da tali dati, un effetto «di overshoot» può essere definito come essendo l'aumento relativo nella tensione massima che compare attraverso il varistore durante l'aumento corrente veloce, facendo uso dell'onda corrente convenzionale 8/20μs come il riferimento. Calcoli 19B, mostra la variazione di pressione tipica di tensione rispetto a tempo di aumento per vari livelli attuali.

FIGURA 19. RISPOSTA DEI VARISTORI DI LEAD-MOUNTED ALLA FORMA D'ONDA CORRENTE

FIGURA 19A. VI CARATTERISTICHE PER VARI TEMPI DI AUMENTO CORRENTI

 

FIGURA 19B. OVERSHOOT DEFINITO IN RIFERIMENTO AL BASIC 8/20? IMPULSO DI CORRENTE di s

 

Come collegare un varistore di Littelfuse

I soppressori transitori possono essere esposti alle alte durate delle correnti in breve nei nanosecondi al calendario di millisecondo.

I varistori di Littelfuse sono collegati parallelamente al carico e tutta la caduta di tensione in conduce al varistore ridurrà la sua efficacia. I migliori risultati sono ottenuti usando i brevi cavi che sono insieme vicini ridurre le tensioni indotte e una resistenza ohmica bassa per ridurre la I • Gocce della R.

Monofase

FIGURA 23.

Ciò è la protezione più completa una può selezionare, ma in molti casi soltanto il varistore 1 o i varistori 1 e 2 è selezionato.

FIGURA 24.

Trifase

FIGURA 25A. 3 FASE 220V/380V, SENZA COLLEGAMENTO A TERRA

 

FIGURA 25B. 3 FASE 220V O 380V, SENZA COLLEGAMENTO A TERRA

 

FIGURA 25C. 3 FASE 220V, UNA FASE A TERRA

 

FIGURA 25D. 3 FASE 220V

 

FIGURA 25E. 3 FASE 120V/208V, 4-WIRE

 

FIGURA 25F. 3 FASE 240V/415V

 

Per le più alte tensioni utilizzi gli stessi collegamenti, ma i varistori scelti per la valutazione appropriata di tensione.

Applicazione di CC

Le applicazioni di CC richiedono il collegamento fra il più e meno o più e terra e meno e terra.

Per esempio, se un passeggero verso terra esiste su tutti e 3 i soppressori transitori di fasi (passeggeri comuni di modo) soltanto collegato fase a terra assorbirebbe l'energia. I soppressori transitori hanno collegato fase per fase non sarebbero efficaci.

FIGURA 26. SOLUZIONE TRANSITORIA E CORRETTA DI MODO COMUNE

D'altra parte se un modo differenziale di passeggero (fase per fase) esiste poi i soppressori transitori hanno collegato fase per fase sarebbero la soluzione corretta.

FIGURA 27. SOLUZIONE TRANSITORIA E CORRETTA DI MODO DIFFERENZIALE

Ciò è appena una selezione di alcune delle variazioni più importanti nel collegamento dei soppressori transitori.

L'approccio logico è di collegare il soppressore transitorio fra i punti della differenza di potenziale creata dal passeggero. Il soppressore poi uguaglierà o ridurrà questi potenziali di abbassarsi ed i livelli inoffensivi.

 

Termini e definizioni del varistore

Definizioni (IEEE C62.33 standard, 1982)

Una caratteristica è una proprietà inerente e misurabile di un dispositivo. Una tal proprietà può essere elettrica, meccanica, o termica e può essere espressa come valore per le circostanze dichiarate.

Una valutazione è un valore che stabilisce una capacità di limitazione o un termine di limitazione (massimo o minimo) per il funzionamento di un dispositivo. È risoluta per i valori specificati dell'ambiente e dell'operazione. Le valutazioni indicano un livello di sforzo che può applicarsi al dispositivo senza causare la degradazione o il guasto. I simboli del varistore sono definiti sul grafico lineare VI illustrato nella figura 20.

FIGURA 20. IV GRAFICO CHE ILLUSTRA I SIMBOLI E LE DEFINIZIONI

 

Dispositivo di serraggio di tensione

Un dispositivo di serraggio, quale un MOVIMENTO, si riferisce ad una caratteristica in cui l'efficace resistenza cambia da un livello allo stato basso in funzione di tensione applicata. Nel suo stato conduttivo, un'azione del divisore di tensione è stabilita fra il dispositivo di serraggio e l'impedenza di fonte del circuito. I dispositivi di serraggio sono generalmente dispositivi «che tende a dissipare», convertenti gran parte dell'energia elettrica transitoria in calore.

Scegliendo il la maggior parte il soppressore appropriato dipende da un equilibrio fra l'applicazione, la sua operazione, le minacce transitorie di tensione prevedute ed i livelli della sensibilità delle componenti che richiedono la protezione. Lo stile pacchetto/di fattore forma anche deve essere considerato.

 

Verifichi la forma d'onda

Ad a corrente forte ed ai livelli energetici, le caratteristiche del varistore sono misurate, necessariamente, con una forma d'onda di impulso. È indicato nella figura 21, il waveshape standard C62.1 dell'ANSI, un rappresentante di forma d'onda esponenzialmente della decomposizione degli impulsi di fulmine e lo scarico di energia memorizzata in circuiti reattivi.

L'onda corrente 8/20μs (aumento 8μs e 20μs a decadimento di 50% di valore di picco) è usata come una norma, in base alle pratiche dell'industria, dato che le caratteristiche e le valutazioni descritte. Un'eccezione è la valutazione di energia (W<