Варистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения и, обладающий нелинейной симметричной вольт – амперной характеристикой (ВАХ).
Варисторы изготавливают методом керамической технологии, т.е. путем высокотемпературного обжига заготовки из порошкообразного карбида кремния SiC со связующим веществом, в качестве которого используют глину.
Внешне варисторы оформляются в виде стержней или дисков.
Нелинейность вольт – амперной характеристики варисторов обусловлена явлениями на точечных контактах между кристаллами карбида кремния: увеличение в сильных электрических полях проводимости поверхностных потенциальных барьеров (при малых напряжениях) и увеличение проводимости точечных контактов между кристаллами из-за разогрева в связи с выделяющейся на контактах мощностью (при больших напряжениях на варисторе).
Поскольку толщина поверхностных потенциальных барьеров на кристаллах карбида кремния мала, там могут возникать сильные электрические поля даже при малых напряжениях на варисторе, что приводит к туннелированию носителей заряда сквозь потенциальные барьеры. Таким образом, при малых напряжениях на варисторе нелинейность ВАХ связана с зависимостью проводимости поверхностных потенциальных барьеров от величины напряжения.
При больших напряжениях на варисторе и соответственно, при больших токах, проходящих через варистор, плотность тока в точечных контактах оказывается очень большой. Все напряжение, приложенное к варистору, падает на точечных контактах. Поэтому уд. мощность (мощность в единице объема), выделяющаяся в точечных контактах приводит к уменьшению общего сопротивления варистора и нелинейности ВАХ.
Основные параметры варисторов:
1. Коэффициент нелинейности , определяемый как отношение сопротивления постоянному току (статического) R к сопротивлению переменному току (дифференциальному) r:
,
где U и I – напряжение и ток варистора.
Для различных типов варисторов = 2…6;
2. Максимальное допустимое напряжение Umax доп (от десятков вольт до нескольких киловольт);
3. Номинальная мощность рассеяния Рном (1…3Вт);
4. Температурный коэффициент сопротивления ТКС (в среднем 510-3К-1);
5. Предельная максимальная рабочая температура (60…70С).
Величина ТКС характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°К.
Рисунок 2.1 – Вольт - амперная характеристика варистора
Область применения варисторов: варисторы можно использовать на постоянном и переменном токе с частотой до нескольких килогерц. Они используются для защиты от перенапряжений, в стабилизаторах и ограничителях напряжения, в различных схемах автоматики.