Varistor Overzicht

Varistor overzicht 

 

Om betrouwbare verrichting te verzekeren, zou de voorbijgaande voltageafschaffing in vroege stadia van het ontwerpproces moeten worden overwogen. Dit kan een complexe taak zijn aangezien de elektronische componenten voor verdwaalde elektrotijdelijke werkkrachten meer en meer gevoelig zijn. De ontwerper moet de soorten voorbijgaande bedreigingen bepalen en bepalen welke toepassingen terwijl het voldoen aan van de de normen en normen van het productagentschap nodig zijn.

Varistors worden meer en meer gebruikt als frontlinieoplossing voor voorbijgaande schommelingsbescherming. Littelfuse verstrekt deskundigheid aan de ontwerper en biedt de breedste waaier van de technologieën van de kringsbescherming aan om te kiezen van.

Littelfusevaristors zijn beschikbaar in een verscheidenheid van vormen om een brede waaier van toepassingen te dienen. De opties omvatten ultra kleine oppervlakte opzetten multi-layer ontstoringsapparaat (MLV) apparaten voor kleine elektronikatoepassingen, en traditionele mid-range metaaloxidevaristors (MOVs) en asmetaaloxidevaristors voor bescherming van kleine machines, krachtbronnen en componenten. Littelfuse biedt ook grotere terminal aan opzet MOVs voor industriële toepassingen.

Een recentere innovatie aan de Littelfuse-productregel, MLVs richt een specifiek deel van het voorbijgaande voltagespectrum – het het niveaumilieu van de kringsraad waar, hoewel lager in energie, tijdelijke werkkrachten van ESD, aanleidinggevende ladingsomschakeling, en zelfs bliksem de schommelingsresten anders gevoelige geïntegreerde schakelingen zouden bereiken. Elk van deze gebeurtenissen kan op de Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) van een product, of zijn immuniteit aan tijdelijke werkkrachten betrekking hebben die schade of defect konden veroorzaken.

Littelfuse biedt vijf verschillende versies van MLVs met inbegrip van het MHS Reeksesd Ontstoringsapparaat voor hoge datasnelheden aan, de ml-Reeks die de breedste toepassingswaaier steunt, de MLE-Reeks voorgenomen voor ESD terwijl het verstrekken van filter diefuncties, de MLN-Serie van de Reeksvierling in spaander 1206 & 0805 en de AUML-Reeks voor de specifieke die tijdelijke werkkrachten wordt gekenmerkt in automobiel elektronische systemen worden gevonden.

Vergemakkelijken de oppervlakte monteerbare MOV (Metaaloxidevaristor) apparaten douane in SMT-assemblageproces en lossen de ruimte de beperkingskwestie op van PCB. Zij zijn solderable terugvloeiing en golf en omvatten de reeks van CH, van SM7, van SM20, van MLE, MHS, van ml, en MLN-.

De traditionele radiale door-gatenmov (Metaaloxidevaristor) apparaten zijn beschikbaar in diameters van 5mm, 7mm, 10mm, 14mm, 20mm en 25mm. Zij zijn geschikt voor het bieden van de bescherming van de voltageschommeling voor een grote verscheidenheid van toepassingen en omvatten de CIII, iTMOV, van La, van TMOV, van Ra, van UltraMOV, van UltraMOV25S, en ZA-reeks.

Naakte schijfvaristors zijn industriële high-energy elementen. Zij worden voor speciale toepassingen ontworpen die uniek elektrocontact vereisen die of methodes verpakken door klanten worden gevraagd. De CA-Reeksen voorbijgaande stroompiekbeveiligingen zijn industriële high-energy schijfvaristors (MOVs) voorgenomen voor speciale toepassingen die uniek elektrocontact vereisen die of methodes verpakken door de klant worden verstrekt.

Thermische beschermende Metaaloxidevaristors (TMOVs) worden ontworpen om aan abnormale overvoltagevereisten van UL 1449 te voldoen. Zij kunnen golf zijn zonder enige behoefte aan speciale of dure assemblageprocessen wordt gesoldeerd en de iTMOV, van TMOV, van TMOV25S, en TMOV34S-reeks omvatten die.

Industriële hoge energievaristors verstrekken een veel hogere schommeling en energieclassificatie dan regelmatige MOVs (Metaaloxidevaristors) en bezitten ook diverse terminals om verschillende assemblageverzoeken of voorwaarden te passen. Zij omvatten de BEDELAARS, BB, CA, DA, Ha, HB34, HC, HF34, HG34, TMOV34S, UltraMOV25S, CIII, de reeks van FBMOV, en TMOV25S-.

De specialiteit MOVs (Metaaloxidevaristors) is beschikbaar in unieke vormpasvormen en bezit diverse van de voltagewaaier en schommeling mogelijkheden. Zij omvatten CIII, FBMOV, de doctorandus in de letteren, en Ra-reeksen.

Geïntegreerde varistors bestaan uit een 40kA-varistor bouwsteen (MOV) met een integraal thermaal geactiveerd element. Deze apparaten worden gezien als een onafhankelijk Type 1spd door UL.

De Reeks thermaal beschermde en niet Versplinterende varistor van Littelfuse FBMOV vertegenwoordigt een nieuwe ontwikkeling in kringsbescherming. Het bestaat uit een 40kA-varistor bouwsteen (MOV) met een integraal thermaal geactiveerd die element wordt ontworpen om in het geval van oververhitten te openen wegens abnormaal overvoltage, beperkte huidige voorwaarden.

De Littelfuseinstallaties voor PolySwitch-apparaten zijn ISO/TS-verklaard 16949:2009 en ISO-9001:2008.

 

 

 

Inleiding aan Overvoltageafschaffing

 

De voltagetijdelijke werkkrachten worden gedefinieerd als korte duurschommelingen van elektrische energie en zijn het resultaat van de plotselinge versie van energie die eerder, werd opgeslagen of op andere manier, zoals zware aanleidinggevende ladingen of bliksemstakingen werd veroorzaakt. In elektro of elektronische kringen, kan deze energie op een voorspelbare manier via gecontroleerde het schakelen acties worden vrijgegeven, of willekeurig in een kring van externe bronnen worden veroorzaakt.

De herhaalbare tijdelijke werkkrachten worden vaak veroorzaakt door de verrichting van motoren, generators, of de omschakeling van reactieve kringscomponenten. De willekeurige tijdelijke werkkrachten, anderzijds, worden vaak veroorzaakt door Bliksem (Figuur 1) en Elektrostatische Lossing (ESD) (Figuur 2). De bliksem en ESD komen over het algemeen onvoorspelbaar voor, en kunnen gedetailleerde controle vereisen om nauwkeurig worden gemeten, vooral indien veroorzaakt op het niveau van de kringsraad. Talrijke groepen van elektronikanormen hebben voorbijgaand voltagevoorkomen gebruikend toegelaten controle of testmethoden geanalyseerd. De belangrijkste kenmerken van verscheidene tijdelijke werkkrachten worden getoond hieronder in Lijst 1.

Figuur 1. Bliksem Voorbijgaande Golfvorm

	VOLTAGE	HUIDIG	OPKOMST	DUUR
Verlichting	25kV	20kA	10µs	1ms
Omschakeling	600V	500A	50µs	500ms
EMP	1kV	10A	20ns	1ms
ESD	15kV	30A	<1ns>	100ns

Lijst 1. Voorbeelden van Voorbijgaande Bronnen en Omvang

Kenmerken van Voorbijgaande Voltagearen

De voorbijgaande voltagearen stellen over het algemeen een „dubbele exponentiële die“ golfvorm tentoon, in Figuur 1 voor bliksem wordt getoond en figuur 2 voor ESD. De exponentiële stijgingstijd van bliksem is in de waaier 1.2µs aan 10µs (hoofdzakelijk 10% aan 90%) en de duur is in de waaier van 50µs aan 1000µs (50% van piekwaarden). ESD anderzijds, is een veel kortere duurgebeurtenis. De stijgingstijd is gekenmerkt bij minder dan 1 NS. De algemene duur is ongeveer 100ns.

Figuur 2. ESD Testgolfvorm

Waarom zijn de Tijdelijke werkkrachten van Toenemende bezorgdheid?

De componentenminiaturisatie heeft in verhoogde gevoeligheid aan elektrospanningen geresulteerd. De microprocessors bijvoorbeeld, hebben structuren en geleidende wegen die hoge stromen van ESD tijdelijke werkkrachten niet kunnen behandelen. Dergelijke componenten werken bij zeer lage voltages, zodat moeten de voltagestoringen worden gecontroleerd om apparatenonderbreking en latente of catastrofale mislukkingen te verhinderen. De gevoelige apparaten zoals microprocessors worden goedgekeurd aan een exponentieel tarief. De microprocessors beginnen transparante handelingen vóór ingebeeld nooit uit te voeren. Alles van huistoestellen, zoals afwasmachines, aan industrieel controles en zelfs speelgoed, heeft het gebruik van microprocessors verhoogd om functionaliteit en efficiency te verbeteren.

De voertuigen wenden nu vele elektronikasystemen aan om de motor, het klimaat, de remmende en, in sommige gevallen, sturende systemen te controleren. Enkele innovaties worden ontworpen om efficiency te verbeteren, maar velen zijn veiligheid verwant, zoals ABS en de systemen van de tractiecontrole. Veel van de eigenschappen in toestellen en auto's gebruiken modules die voorbijgaande bedreigingen (zoals elektrische motoren) voorstellen. Niet alleen is het algemene milieu vijandig, maar het materiaal of het toestel kan ook bronnen van bedreigingen zijn. Om deze reden, zullen het zorgvuldige kringsontwerp en het correcte gebruik van de technologie van de overvoltagebescherming zeer de betrouwbaarheid en de veiligheid van de eindtoepassing verbeteren. Lijst 2 toont de kwetsbaarheid van diverse componententechnologieën.

Apparatentype	Kwetsbaarheid (volts)
VMOS	30-1800
MOSFET	100-200
GaAsFET	100-300
EPROM	100
JFET	140-7000
CMOS	250-3000
Schottky-Dioden	300-2500
Bipolaire Transistors	380-7000
SCR	680-1000

LIJST 2. WAAIER VAN APPARATENkwetsbaarheid.

Voorbijgaande Voltagescenario's

ESD (Elektrostatische Lossing)

De elektrostatische lossing wordt gekenmerkt door zeer snelle stijgingstijden en zeer hoge piekvoltages en stromen. Deze energie is het resultaat van een onevenwichtigheid van positieve en negatieve lasten tussen voorwerpen.

Hieronder zijn sommige voorbeelden van de voltages die, afhankelijk van de relatieve vochtigheid (RH) kunnen worden geproduceerd:

• Het lopen over een tapijt:
  35kV @ relatieve vochtigheid = 20%; 1.5kV @ relatieve vochtigheid = 65%
   
• Het lopen over een vinylvloer:
  12kV @ relatieve vochtigheid = 20%; 250V @ relatieve vochtigheid = 65%
   
• Arbeider bij een bank:
  6kV @ relatieve vochtigheid = 20%; 100V @ relatieve vochtigheid = 65%
   
• Vinylenveloppen:
  7kV @ relatieve vochtigheid = 20%; 600V @ relatieve vochtigheid = 65%
   
• Polydiezak van bureau wordt opgenomen:
  20kV @ relatieve vochtigheid = 20%; 1.2kV @ relatieve vochtigheid = 65%

Verwijzend naar Lijst 2 aangaande de vorige pagina, kan men zien dat ESD die door dagelijkse activiteiten wordt geproduceerd de kwetsbaarheidsdrempel van standaardhalfgeleidertechnologieën kan ver overtreffen. Figuur 2 toont de ESD golfvorm zoals die in de de testspecificatie van CEI 61000-4-2 wordt bepaald.

Aanleidinggevende Ladingsomschakeling

De omschakeling van aanleidinggevende ladingen produceert hoge energietijdelijke werkkrachten die in omvang met meer en meer zware ladingen stijgen. Wanneer de aanleidinggevende lading wordt uitgeschakeld, wordt het instortende magnetische veld omgezet in elektrische energie die de vorm van een dubbele exponentiële tijdelijke werkkracht aanneemt. Afhankelijk van de bron, kunnen deze tijdelijke werkkrachten zo groot zijn zoals honderden volts en honderden Ampèren, met duurtijden van 400ms.

De typische bronnen van aanleidinggevende tijdelijke werkkrachten zijn:

• Generator
• Motor
• Relais
• Transformator

Deze voorbeelden zijn uiterst gemeenschappelijk in elektro en elektronische systemen. Omdat de grootte van de ladingen al naar gelang de toepassing varieert, zijn de golfvorm, de duur, de piekstroom en het piekvoltage alle variabelen die in echte wereldtijdelijke werkkrachten bestaan. Zodra deze variabelen kunnen worden benaderd, kan een geschikte ontstoringsapparaattechnologie worden geselecteerd.

Figuur 3. Automobielladingsstortplaats

Bliksem Veroorzaakte Tijdelijke werkkrachten

Alhoewel een directe die staking duidelijk vernietigend is, zijn de tijdelijke werkkrachten door bliksem worden veroorzaakt niet het resultaat van een directe staking. Wanneer een bliksemstaking voorkomt, leidt de gebeurtenis tot een magnetisch veld dat tijdelijke werkkrachten van grote omvang in nabijgelegen elektrokabels kan veroorzaken.

Figuur 4, toont hoe een wolk-aan-wolk staking niet alleen ove RHead-kabels, maar ook begraven kabels zal uitvoeren. Zelfs kan een verre staking 1 mijl (1.6km) 70V in elektrokabels produceren.

Figuur 4. Wolk-aan-wolk Bliksemstaking

Figuur 5, aangaande de volgende pagina, toont het effect van een wolk-aan-grond staking: het voorbijgaand-produceert effect is veel groter.

Figuur 5. Wolk-aan-grond Bliksemstaking

Figuur 6, toont een typische huidige golfvorm voor veroorzaakte bliksemstoringen.

Figuur 6. De piekgolfvorm van de Impuls Huidige Test

Technologische Oplossingen voor Voorbijgaande Bedreigingen

Wegens de diverse soorten tijdelijke werkkrachten en toepassingen, is het belangrijk de afschaffingsoplossing aan de verschillende toepassingen correct om aan te passen. Littelfuse biedt de breedste waaier van de technologieën van de kringsbescherming aan om ervoor te zorgen dat u de juiste oplossing voor uw toepassing krijgt. Gelieve te raadplegen onze online bibliotheek van Toepassingsnotities en Ontwerpnota's voor verdere informatie over gemeenschappelijke die ontwerpkwesties in http://www.littelfuse.com worden ontmoet.

Metaaloxidevaristors en Multi-Layered Varistors

Varistors zijn voltage afhankelijke, niet-lineaire apparaten die elektrokenmerken gelijkend op rijtjeszener-dioden hebben. Zij zijn hoofdzakelijk samengesteld uit Z_nr met kleine toevoegingen van andere metaaloxides zoals Bismut, Kobalt, Magnese en anderen. Metaaloxidevaristor of „MOV“ zijn gesinterd tijdens de productieverrichting in een ceramische halfgeleider en resulteren in een kristallijne microstructuur die MOVs toestaat om hoge niveaus van voorbijgaande energie over het volledige grootste deel van het apparaat zeer te verdrijven. Daarom wordt MOVs typisch voor de afschaffing van bliksem en andere hoge die energietijdelijke werkkrachten gebruikt in industriële of AC lijntoepassingen worden gevonden. Bovendien, wordt MOVs gebruikt in gelijkstroom-kringen zoals laag voltagevoedingen en automobiele toepassingen. Hun productieproces laat vele verschillende vormfactoren met de radiale leaded schijf toe die het gemeenschappelijkst zijn.

Multilayer Varistors of MLVs worden geconstrueerd van Z_GEEN materiaal gelijkend op standaardmovs, echter, zij met verweven lagen metaalelektroden in loodvrije ceramische pakketten worden vervaardigd en geleverd. Zoals met standaardmovs, Multilayers-overgang van een hoge impedantie aan een geleidingsstaat wanneer onderworpen aan voltages die hun nominale voltageclassificatie overschrijden. MLVs wordt geconstrueerd in diverse grootte van de spaandervorm en is geschikt voor significante schommelingsenergie voor hun fysieke grootte. Aldus, worden de gegevenslijn en de voedingafschaffing bereikt met één technologie.

De volgende parameters zijn op Varistors en/of Multilayer Varistors van toepassing en zouden zich door de kringsontwerper moeten begrijpen om een apparaat voor een bepaalde toepassing behoorlijk te selecteren.

 

 

Inleiding aan Varistor Technologie

De varistor lichaamsstructuur bestaat uit een matrijs van geleidend Z_{GEEN die} korrels door korrelgrenzen worden gescheiden die P-N de kenmerken van de verbindingshalfgeleider verstrekken. Deze grenzen zijn de oorzaak van het blokkeren van geleiding bij lage voltages en zijn de bron van de niet-lineaire elektrogeleiding bij hogere voltages.

 

FIGUUR 1. TYPISCHE VARISTOR VI KENMERK

 

De symmetrische, scherpe die analysekenmerken in Figuur 1 worden getoond, laten varistor toe om uitstekende voorbijgaande afschaffingsprestaties te verstrekken. Wanneer blootgesteld aan hoogspanningstijdelijke werkkrachten verandert de varistor impedantie vele grootteordes van een dichtbijgelegen open kring op een hoogst geleidend niveau, waarbij het voorbijgaande voltage wordt vastgeklemd op een veilig niveau. De potentieel vernietigende energie van de inkomende voorbijgaande impuls wordt geabsorbeerd door varistor, daardoor beschermend kwetsbare kringscomponenten.

Aangezien de elektrogeleiding voorkomt, inderdaad, tussen Z verdeelden_GEEN korrels door het grootste deel van het apparaat, Littelfuse-is Varistor inherent ruwer dan zijn enige P-N verbindingstegenhangers, zoals Zener-dioden. In varistor, wordt de energie geabsorbeerd uniform door het lichaam van het apparaat met het resulterende verwarmen gelijk uitgespreid door zijn volume. De elektrische eigenschappen worden gecontroleerd hoofdzakelijk door de fysieke afmetingen van het varistor lichaam dat in diverse vormfactoren zoals schijven, spaanders en buizen gesinterd is. De energieclassificatie wordt bepaald bij volume, voltageclassificatie door dikte of de huidige lengte van de stroomweg, en huidig vermogen door gemeten gebied normaal aan de richting van huidige stroom.

 

Fysische eigenschappen

MOVs wordt ontworpen om gevoelige kringen tegen externe tijdelijke werkkrachten (bliksem) en interne tijdelijke werkkrachten (aanleidinggevende ladingsomschakeling, relaisomschakeling en condensatorlossingen) te beschermen. En andere tijdelijke werkkrachten op hoog niveau die in industriële, AC lijntoepassing of lagere die niveautijdelijke werkkrachten worden gevonden in automobielgelijkstroom-lijntoepassingen wordt gevonden met piekstroomclassificatie van 20A tot 500A gaan en piekenergieclassificatie die van 0.05J - 2.5J.

Een aantrekkelijk bezit van MOV is dat de elektrokenmerken met het grootste deel van het apparaat verwant zijn. Elke ZnO-korrel van de ceramische handelingen alsof het een halfgeleiderverbinding bij de korrelgrens heeft. Een dwarsdoorsnede van het materiaal wordt getoond in Figuur 2, die de ceramische microstructuur illustreert. Varistors worden vervaardigd door Zink op oxyde-Gebaseerd poeder te vormen en te sinteren in ceramische delen. Deze delen zijn toen electroded met of dik filmzilver of boog/vlam bespoten metaal.

De ZnO-korrelgrenzen kunnen duidelijk worden waargenomen. Aangezien het niet-lineaire elektrogedrag bij de grens van elke semiconducting ZnO-korrel voorkomt, kan varistor een „als multi-verbindings die“ apparaat worden beschouwd uit vele reeksen en parallelle verbindingen van korrelgrenzen wordt samengesteld. Het apparatengedrag kan met betrekking tot de details van de ceramische microstructuur worden geanalyseerd. Beteken korrelgrootte en van de korrelgrootte distributiespel een belangrijke rol in elektrogedrag.

FIGUUR 2. OPTISCHE MICROFOTO VAN EEN OPGEPOETSTE EN GEËTSTE SECTIE VAN VARISTOR

 

Varistor Microstructuur

Het grootste deel van varistor tussen contacten wordt samengesteld van ZnO-korrels van een gemiddelde grootte „D“ zoals aangetoond in het schematische model van Figuur 3. Het weerstandsvermogen van ZnO is <0>

FIGUUR 3. SCHEMATISCHE AFBEELDING VAN DE MICROSTRUCTUUR VAN A
METAALOXIDEvaristor, KORRELS VAN het LEIDEN van ZnO (GEMIDDELDE
DE GROOTTE D WORDT) GESCHEIDEN DOOR INTERGRANULAR GRENZEN.

Het ontwerpen van varistor voor een bepaald nominaal varistor voltage, (V_N), is fundamenteel een kwestie de apparatendikte selecteren dusdanig dat het aangewezen aantal korrels, (n), in reeks tussen elektroden is. In de praktijk die, wordt het varistor materiaal door een voltagegradiënt gekenmerkt over zijn dikte door een specifieke volts/mm-waarde wordt gemeten. Door samenstelling te controleren en voorwaarden te vervaardigen blijft de gradiënt vast. Omdat er praktische grenzen aan de waaier van uitvoerbare dikten zijn, wordt meer dan één waarde van de voltagegradiënt gewenst. Door de samenstelling van de metaaloxideadditieven te veranderen is het mogelijk om de korrelgrootte „D“ te veranderen en het gewenste resultaat te bereiken.

Een fundamenteel bezit van ZnO-varistor is dat de voltagedaling over één enkele interface „verbinding“ tussen korrels bijna constant is. De observaties over een waaier van samenstellingsvariaties en verwerkingsvoorwaarden tonen een vaste voltagedaling van ongeveer 2V-3V per de verbinding van de korrelgrens. Ook, varieert de voltagedaling niet voor korrels van verschillende grootte. Het volgt, dan, dat het varistor voltage door de dikte van het materiaal en de grootte van de ZnO-korrels zal worden bepaald. De verhouding kan zeer eenvoudig als volgt worden verklaard:

Het varistor voltage, (V_N) wordt, gedefinieerd als voltage over varistor op het punt op zijn VI kenmerk waar de overgang (v) van het lage lineaire gebied aan het hoogst niet-lineaire gebied volledig is. Voor standaardmetingsdoeleinden, wordt het willekeurig gedefinieerd als voltage bij een stroom van 1mA. Sommige typische waarden van afmetingen voor Littelfuse-Varistors worden gegeven in Lijst 1.

LIJST 1.

NOTA: Laag voltageformulering.

 

Theorie van Verrichting

Wegens de polycrystalline aard van varistors van de metaaloxidehalfgeleider, is de materiële verrichting van het apparaat complexer dan dat van conventionele halfgeleiders. De intensieve meting heeft veel van de elektrokenmerken van het apparaat bepaald, en veel inspanning blijft de varistor verrichting beter bepalen. Nochtans vanuit het gezichtspunt van de gebruiker, is dit niet bijna belangrijk zo zoals begrijpend de fundamentele elektrische eigenschappen aangezien zij op apparatenbouw betrekking hebben.

De sleutel tot het verklaren van metaaloxidevaristor verrichting ligt in het begrip van de elektronische fenomenen die dichtbij de korrelgrenzen voorkomen, of verbindingen tussen Z_GEEN korrels. Terwijl enkele vroege theorie veronderstelde dat het elektronische kwam een tunnel graven door een het isoleren tweede faselaag voor bij de korrelgrenzen, varistor wordt de verrichting waarschijnlijk beter beschreven door een series-parallel regeling van semiconducting dioden. In dit model, bevatten de korrelgrenzen tekortstaten die vrije elektronen van het n-type semiconducting Z_GEEN korrels opsluiten, waarbij een ruimtelaag van de lastenuitputting in de ZnO-korrels in het gebied naast de korrelgrenzen wordt gevormd. (Zie verwijzingsnota's over de laatste pagina van deze sectie).

Het bewijsmateriaal voor uitputtingslagen in wordt varistor getoond in Figuur 4, waar het omgekeerde van de capacitieve weerstand per geregelde grens tegen het toegepaste voltage per grens in kaart wordt gebracht. Dit is hetzelfde type van gedrag waargenomen dragerconcentratie, N, werd bepaald ongeveer 2 x 1017 te zijn per cm³. Bovendien werd de breedte van de uitputtingslaag berekend om ongeveer 1000 Ångströmeenheden te zijn. De enige verbindingsstudies steunen ook het diodemodel.

Het is deze uitputtingslagen die de vrije stroom van dragers blokkeren en van het laag voltage het isoleren gedrag in het lekkagegebied zoals die in Figuur 5 wordt afgeschilderd de oorzaak zijn. De lekkagestroom is toe te schrijven aan de vrije stroom van dragers over de gebied verminderde barrière, en ongeveer thermaal geactiveerd, op zijn minst boven 25°C. Voor halfgeleider abrupte P-N verbindingsdioden. De verhouding is:

Waar:
(V_B) = barrièrevoltage,
(v) = toegepast voltage,
(q) = elektronenlast,
(S) = halfgeleiderdiëlektrische constante en
(n) = dragerconcentratie.
Van deze verhouding werd de ZnO-dragerconcentratie, N, bepaald om ongeveer 2 x 10¹⁷ per cm³ te zijn.

Bovendien werd de breedte van de uitputtingslaag berekend om ongeveer 1000 Ångströmeenheden te zijn. De enige verbindingsstudies steunen ook het diodemodel.

FIGUUR 4. WEERSTAND-VOLTAGE LIJKT OP HET GEDRAG VAN VARISTOR
EEN OMGEKEERDE HALFGELEIDER ABRUPT-VERBINDING
BEÏNVLOED DIODEnd/cm3 van ˜ 2 x 10¹⁷

Figuur 5, toont een diagram van de energieband voor een znO-Korrel grens-ZnO-verbinding. De linkerkorrel is vooruit beïnvloed, V_L, en de beïnvloede rechterkant is omgekeerd _toVR. De breedten van de uitputtingslaag zijn X_L en X_R, en de respectieve barrièrehoogten zijn F_L en Fr. De nul beïnvloede barrièrehoogte is F_O. Aangezien voltagebias wordt verhoogd, is F_L verminderd en Fr wordt verhoogd, leidend tot het verminderen van de barrière en een verhoging van geleiding.

De barrièrehoogte F_L van laag voltagevaristor werd gemeten als functie van toegepast voltage, en wordt voorgesteld in Figuur 6. De snelle daling van de barrière bij hoogspanning vertegenwoordigt het begin van niet-lineaire geleiding.

FIGUUR 5. Het DIAGRAM van de ENERGIEband VAN een VERBINDING znO-GRAINBOUNDARY-ZnO

 

FIGUUR 6. THERMISCHE BARRIÈRE VERSUS TOEGEPAST VOLTAGE

De vervoermechanismen in het niet-lineaire gebied zijn zeer ingewikkeld en zijn nog het onderwerp van actief onderzoek. De meeste theorieën trekken hun inspiratie van de theorie van het halfgeleidervervoer en is niet in detail geregeld in dit document.

 

Varistor Bouw

Het proces om Littelfuse-Varistor te vervaardigen is geïllustreerd in de stroomgrafiek van Figuur 7. Het beginnende materiaal kan in de samenstelling van de bijkomende oxyden verschillen om de voltagewaaier van product te behandelen.

FIGUUR 7. SCHEMATISCH STROOMdiagram VAN LITTELFUSE-VARISTOR VERVAARDIGING

De apparatenkenmerken worden bepaald bij de dringende verrichting. Het poeder wordt gedrukt in een vorm van vooraf bepaalde dikte om een gewenste waarde van nominaal voltage te verkrijgen. Om de gewenste classificaties van piekstroom en energievermogen te verkrijgen, zijn het elektrodengebied en de massa van het apparaat gevarieerd. De waaier van diameters verkrijgbaar in het dienstenaanbod van het schijfproduct is hier vermeld:

 

Natuurlijk, zijn andere vormen, zoals rechthoeken, ook mogelijk door de persmatrijzen eenvoudig te veranderen. Andere ceramische vervaardigingstechnieken kunnen worden gebruikt om verschillende vormen te maken. Bijvoorbeeld, worden de staven of de buizen gemaakt door aan lengte uit te drijven en te snijden. Na zich het vormen, groen (d.w.z., unfired) delen geplaatst=wordt= in een oven en gesinterd bij piektemperaturen meer dan 1200°C. Het oxyde van B ismuth is gesmolten boven 825°C, bijwonend in aanvankelijke densification van polycrystalline ceramisch. Bij hogere temperaturen, komt de korrelgroei voor, vormt een structuur met gecontroleerde korrelgrootte.

Electroding wordt verwezenlijkt, voor radiale en spaanderapparaten, door middel van dik die filmzilver op de ceramische oppervlakte in brand wordt gestoken. De draadlood of de riemterminals zijn op zijn plaats dan gesoldeerd. Geleidende epoxy wordt gebruikt want het verbinden tot de as 3mm schijven leidt. Voor de grotere industriële apparaten (40mm en 60mm diameterschijven) het contactmateriaal is boog bespoten Aluminium, met overspray indien nodig van Koper om een solderable oppervlakte te geven.

Vele inkapselingstechnieken worden gebruikt in de assemblage van de diverse Littelfuse-Varistor pakketten. Het meeste radials en sommige industriële die apparaten (Ha-Reeks) zijn epoxy in vloeibaar gemaakt met een laag wordt bedekt - bed, terwijl epoxy „worden gesponnen“ op het asapparaat.

Radials is ook beschikbaar met phenolic toegepast deklagen die een nat procédé gebruiken. Het pakket van de PAreeks bestaat uit plastiek rond een 20mm schijfgedeeltelijke montage die wordt gevormd. De de Reeksapparaten zijn gelijkaardig allen van Ra, van DA en OB-in zoverre dat zij allen uit schijven of spaanders, met lusjes of lood samengesteld die zijn, in gevormde plastic die shell worden ingepakt met epoxy wordt gevuld. De verschillende pakketstijlen staan variatie in energieclassificaties, evenals in mechanische steun toe.

LIJST 2. DOOR-TYPE CERAMISCHE AFMETINGEN

 

De figuur 9A, 9B en 9C (hieronder) toont bouwdetails van sommige Littelfuse-varistor pakketten. De afmetingen van ceramisch, door pakkettype, zijn hierboven in Lijst 2.

FIGUUR 9A. DWARSDOORSNEDE VAN DOCTORANDUS IN DE LETTERENreeks

 

FIGUUR 9B. DWARSDOORSNEDE VAN RADIAAL LOODpakket

 

FIGUUR 9C. SCHILDERWeergeven VAN HOGE ENERGIE DA, DE REEKS VAN OB EN BA/BB-

 

Elektrokarakteriseringsvaristor VI Kenmerken

Nu wat betreft het hoge huidige oplevingsgebied in Figuur 10, zien wij dat het VI gedrag een ohmic kenmerk nadert. De beperkende weerstandswaarde hangt van het elektrogeleidingsvermogen van het lichaam van de semiconducting ZnO-korrels af, die dragerconcentraties in de waaier van 10¹⁷ tot 10¹⁸ per cm³ hebben. Dit zou het ZnO-weerstandsvermogen onder 0.3Ωcm zetten.

FIGUUR 10. TYPISCHE DIE VARISTOR VI KROMME OP LOG-LOG SCHAAL IN KAART WORDT GEBRACHT

Varistor worden de elektrokenmerken gemakshalve getoond gebruikend log-log formaat om de brede waaier van de VI kromme te tonen. Het logboekformaat ook is duidelijker dan een lineaire vertegenwoordiging die neigt om het niet lineair zijn in verhouding tot de huidige gekozen schaal te overdrijven. Een typische VI karakteristiek wordt getoond in Figuur 10. Dit perceel toont een bredere waaier van stroom dan normaal op varistor gegevensbladen wordt verstrekt om drie verschillende gebieden van elektroverrichting te illustreren.

 

Gelijkwaardig Kringsmodel

Een elektromodel voor varistor kan door de vereenvoudigde gelijkwaardige kring van Figuur 11 worden vertegenwoordigd.

FIGUUR 11. VARISTOR GELIJKWAARDIG KRINGSmodel

 

Lekkagegebied van Verrichting

Op lage huidige niveaus, nadert de VI Kromme een lineaire (ohmic) verhouding en toont een significante temperatuurafhankelijkheid. Varistor is op een hoge weerstandswijze die (10⁹ Ω nadert) en verschijnt als open kring. De niet-lineaire weerstandscomponent (R_X) kan worden genegeerd omdat (R_WEG) tegelijkertijd zal overheersen. Ook, (R) onbelangrijk vergeleken zal zijn bij (R_WEG).

FIGUUR 12. GELIJKWAARDIGE KRING BIJ LAGE STROMEN

Voor een bepaald varistor apparaat, blijft de capacitieve weerstand ongeveer constant over een brede waaier van voltage en frequentie in het lekkagegebied. De waarde van capacitieve weerstand daalt slechts lichtjes zoals het voltage wordt toegepast op varistor. Aangezien het voltage het nominale varistor voltage nadert, vermindert de capacitieve weerstand. De capacitieve weerstand blijft bijna constant met frequentieverandering tot kHz 100. Op dezelfde manier is de verandering met temperatuur klein, de 25°C-waarde van capacitieve weerstand die goed met +/-10% van -40°C aan +125°C. is.

Het temperatuureffect van de VI karakteristiek in het lekkagegebied wordt getoond in Figuur 13. Een verschillende temperatuurafhankelijkheid wordt genoteerd.

FIGUUR 13. TEMPERATUURafhankelijkheid VAN DE KARAKTERISTIEK IN HET LEKKAGEgebied

De relatie tussen de lekkage huidig (i) en temperatuur (t) is

De temperatuurvariatie, inderdaad, beantwoordt aan een verandering in (R_WEG). Nochtans, (R_WEG) blijft bij een hoge weerstandswaarde zelfs bij opgeheven temperaturen. Bijvoorbeeld, is het nog in de waaier van 10MΩ aan 100MΩ bij 125°C.

Hoewel (R_WEG) een hoge weerstand is varieert het met frequentie. De verhouding is ongeveer lineair met omgekeerde frequentie.

Als nochtans, de parallelle combinatie van (R_WEG) en (°C) bij om het even welke frequentie van belang hoofdzakelijk capacitief is. Dit is omdat de capacitieve reactantie ook ongeveer lineair met 1/f. varieert.

Bij hogere stromen, bij en boven de mA waaier, wordt de temperatuurvariatie minimaal. Het perceel van de temperatuurcoëfficiënt (dV/dT) wordt gegeven in Figuur 14. Men zou moeten opmerken dat de temperatuurcoëfficiënt negatief (-) is en zoals huidige stijgingen vermindert. In de het vastklemmen voltagewaaier van varistor (I > 1A), benaderingen nul van het temperatuurgebiedsdeel.

FIGUUR 14. RELATIE VAN TEMPERATUURcoëfficiënt DV/DT AAN VARISTOR STROOM

 

Nominaal Varistor Gebied van Verrichting

Het varistor kenmerk volgt de vergelijking:

I = kV^a, waar (k) een constante en de exponent (a) is bepaalt de graad van niet lineair zijn. Alpha- is een cijfer van verdienste en kan van de helling van de VI kromme worden bepaald of vanaf de formule worden berekend:

In dit gebied leidt varistor en R_{X zal} over C, R_{OP andROFF} overheersen. R_X wordt vele grootteordes minder dan R_VAN maar blijft groter dan R.

FIGUUR 15. GELIJKWAARDIGE KRING BIJ VARISTOR GELEIDING

Tijdens geleiding blijft het varistor voltage vrij constant voor een verandering in stroom van verscheidene grootteordes. Inderdaad, verandert de apparatenweerstand, R_X, in antwoord op stroom. Dit kan worden waargenomen door de statische of dynamische weerstand als functie van stroom te onderzoeken. De statische weerstand wordt bepaald door:

De percelen van typische weerstandswaarden versus worden huidig (i) gegeven in Figuur 16A en 16B.

FIGUUR 16A. R_X STATISCH VARISTOR WEERSTANDScijfer

 

FIGUUR 16B. Z_X DYNAMISCHE VARISTOR WEERSTAND

 

Oplevingsgebied van Verrichting

Bij hoge stromen, die de maximumclassificatie naderen, benadert varistor een kort:sluiten. De kromme vertrekt van de niet-lineaire relatie en nadert de waarde van de materiële bulkweerstand, over 1Ω-10Ω. De opleving vindt plaats als R_Xapproaches de waarde van R. De weerstand R vertegenwoordigt de bulkweerstand van Z_GEEN korrels. Deze weerstand is lineair (wat als steilere helling op het logboekperceel) verschijnt en komt bij stromen 50A voor aan 50,000A, afhankelijk van de varistor grootte.

FIGUUR 17. GELIJKWAARDIGE KRING BIJ VARISTOR OPLEVING

 

Snelheid van Reactie en Tariefgevolgen

De varistor actie hangt van een geleidingsmechanisme gelijkend af op dat van andere halfgeleiderapparaten. Om deze reden, zeer snel komt de geleiding, zonder duidelijke pauze voor – zelfs in de waaier van nanoseconde(ns). Figuur 18, toont een samengestelde foto van twee die voltagesporen met en zonder varistor in een zeer lage generator van de inductantieimpuls wordt opgenomen. Het tweede spoor (dat niet gesynchroniseerd met de eerste is, maar slechts toegevoegd op het oscilloscoopscherm) toont aan dat het voltage het vastklemmen effect van varistor in minder dan 1,0 NS voorkomt.

FIGUUR 18. REACTIE VAN ZNO-VARISTOR OP EEN IMPULS SNELLE VAN DE STIJGINGStijd (500PS)

In de conventionele lood-opgezette apparaten, zou de inductantie van de lood volledig de snelle actie van varistor maskeren; daarom de testkring voor Figuur 18, vereiste toevoeging van een reepje van varistor materiaal in een coaxiale lijn om de intrinsieke varistor reactie aan te tonen.

De tests op lood worden gemaakt zetten apparaten, zelfs met zorgvuldige die aandacht aan het minimaliseren van loodlengte op, aantonen dat de voltages in de lijn worden veroorzaakt door de lood wordt gevormd een wezenlijk deel van het voltage bijdragen dat over de terminals van varistor bij hoog huidige en snelle huidige stijging verschijnt die. Gelukkig, de stromen die door een voorbijgaande bron kunnen worden geleverd zijn onveranderlijk langzamer in stijgingstijd dan de waargenomen voltagetijdelijke werkkrachten. De toepassingen het vaakst voor varistors worden ontmoet impliceren huidige stijgingstijden langer dan 0.5μs die.

De voltage tarief-van-stijging is niet de beste termijn om te gebruiken wanneer het bespreken van de reactie van varistor op een snelle impuls (in tegenstelling tot vonkenhiaten waar een eindige tijd bij omschakeling van niet-geleidend betrokken is aan het leiden van staat). De reactietijd van varistor aan de voorbijgaande stroom die een kring kan leveren is het aangewezen te overwegen kenmerk.

Het VI kenmerk van Figuur 19A, toont hoe de reactie van varistor door de huidige golfvorm wordt beïnvloed. Van dergelijke gegevens, „schiet“ effect voorbij kan als het zijn worden bepaald de relatieve verhoging van het maximumvoltage dat over varistor tijdens een snelle huidige stijging verschijnt, gebruikend de conventionele huidige golf van 8/20μs als verwijzing. Figuur 19B, toont typische het vastklemmen voltagevariatie met stijgingstijd voor diverse huidige niveaus.

FIGUUR 19. REACTIE VAN LOOD-OPGEZETTE VARISTORS OP HUIDIGE GOLFVORM

FIGUUR 19A. VI KENMERKEN VOOR DIVERSE HUIDIGE STIJGINGStijden

 

FIGUUR 19B. BEPAALD SCHIET MET BETREKKING TOT VOORBIJ BASIC 8/20? s HUIDIGE IMPULS

 

Hoe te om Littelfuse-Varistor aan te sluiten

De voorbijgaande ontstoringsapparaten kunnen aan hoge stromen voor korte duur in de nanoseconden aan millisecondentijdsbestek worden blootgesteld.

Littelfusevaristors worden aangesloten tegelijk met de lading, en om het even welke voltagedaling in leidt tot varistor zal verminderen zijn doeltreffendheid. De beste resultaten worden verkregen door korte lood te gebruiken die dicht bij elkaar veroorzaakte voltages en een lage ohmic weerstand moeten verminderen om I te verminderen • R dalingen.

Enige Fase

FIGUUR 23.

Dit is de volledigste bescherming men kan selecteren, maar in veel gevallen slechts wordt Varistor 1 of Varistor 1 en 2 geselecteerd.

FIGUUR 24.

In drie stadia

FIGUUR 25A. 3 UNGROUNDED FASE 220V/380V,

 

FIGUUR 25B. 3 FASE UNGROUNDED 220V OF 380V,

 

FIGUUR 25C. 3 FASE 220V, ÉÉN AAN DE GROND GEZETE FASE

 

FIGUUR 25D. 3 FASE 220V

 

FIGUUR 25E. 3 FASE 120V/208V, 4-DRAAD

 

FIGUUR 25F. 3 FASE 240V/415V

 

Voor dezelfde verbindingen van het hogere voltagesgebruik, maar uitgezochte varistors voor de aangewezen voltageclassificatie.

Gelijkstroom-Toepassing

Gelijkstroom-de toepassingen vereisen verbinding tussen plus en minus of plus en grond en minus en grond.

Bijvoorbeeld, als een tijdelijke werkkracht naar grond op alle 3 fasen (gemeenschappelijke wijzetijdelijke werkkrachten) bestaat slechts zou de voorbijgaande ontstoringsapparaten verbonden fase aan grond energie absorberen. De voorbijgaande ontstoringsapparaten verbonden fase aan fase zou niet efficiënt zijn.

FIGUUR 26. GEMEENSCHAPPELIJKE WIJZE VOORBIJGAANDE EN CORRECTE OPLOSSING

Anderzijds als een differentiële wijze van tijdelijke werkkracht (fase aan fase) bestaat dan zou de voorbijgaande ontstoringsapparaten verbonden fase aan fase de correcte oplossing zijn.

FIGUUR 27. DIFFERENTIËLE WIJZE VOORBIJGAANDE EN CORRECTE OPLOSSING

Dit is enkel een selectie van enkele belangrijkere variaties in het aansluiten van voorbijgaande ontstoringsapparaten.

De logische benadering is het voorbijgaande ontstoringsapparaat tussen de punten van het potentiële die verschil aan te sluiten door de tijdelijke werkkracht wordt gecreeerd. Het ontstoringsapparaat zal dan dit potentieel op lagere en onschadelijke niveaus gelijkmaken of verminderen.

 

Varistor Termijnen en Definities

Definities (IEEE Standaardc62.33, 1982)

Een kenmerk is een inherent en meetbaar bezit van een apparaat. Zulk een bezit kan elektrisch, mechanisch, of thermisch zijn, en kan als waarde voor verklaarde voorwaarden worden uitgedrukt.

Een classificatie is een waarde die of een beperkend vermogen of een beperkende voorwaarde (of maximum of minimum) voor verrichting van een apparaat duidelijk maakt. Het wordt bepaald voor gespecificeerde waarden van milieu en verrichting. De classificaties wijzen op een niveau van spanning dat op het apparaat kan worden toegepast zonder degradatie of mislukking te veroorzaken. Varistor de symbolen worden op de lineaire VI die grafiek bepaald in Figuur 20 wordt geïllustreerd.

FIGUUR 20. IV GRAFIEK DIE SYMBOLEN EN DEFINITIES ILLUSTREERT

 

Voltage het Vastklemmen Apparaat

Een het vastklemmen apparaat, zoals een MOV, verwijst naar een kenmerk waarin de efficiënte weerstand van een hoogte in lage staat als functie van toegepast voltage verandert. In zijn geleidende staat, wordt een actie van de voltageverdeler gevestigd tussen het het vastklemmen apparaat en de bronimpedantie van de kring. Het vastklemmen de apparaten zijn over het algemeen „verdwijnende“ apparaten, die veel van de voorbijgaande elektrische energie omzetten in hitte.

Het kiezen van het meest aangewezen ontstoringsapparaat hangt van een evenwicht tussen de toepassing, zijn verrichting, verwachte voltage voorbijgaande bedreigingen en vertrouwelijkheidsniveaus van de componenten af die bescherming vereisen. De vormfactor/de pakketstijl moet ook worden overwogen.

 

Testgolfvorm

Op hoog stroom en energieniveaus, varistor worden de kenmerken gemeten, noodzakelijk, met een impulsgolfvorm. Getoond in Figuur 21, worden ANSI Standaardc62.1 waveshape, een exponentieel het rotten golfvorm representatief voor bliksemschommelingen en de lossing van opgeslagen energie in reactieve kringen.

De huidige golf van 8/20μs (8μs-stijging en 20μs aan 50%-bederf van piekdiewaarde) wordt gebruikt als norm, op de industriepraktijken wordt gebaseerd, voor de beschreven kenmerken en de classificaties. Één uitzondering is de energieclassificatie (W_TM), waar een langere golfvorm van 10/1000μs wordt gebruikt. Deze voorwaarde is meer vertegenwoordiger van de hoge die energieschommelingen gewoonlijk van aanleidinggevende lossing van motoren en transformatoren worden ervaren. Varistors worden geschat voor een maximumschommeling van de impulsenergie die in een varistor voltage (V_N) verschuiving van minder dan +/-10% van aanvankelijke waarde resulteert.

FIGUUR 21. DEFINITIE VAN IMPULS HUIDIGE GOLFVORM

 

De Classificaties van de machtsdissipatie

Wanneer de tijdelijke werkkrachten in snelle successie voorkomen is de gemiddelde machtsdissipatie de energie W_TM (watt-seconden) per impulstijden het aantal impulsen per seconde. De zo ontwikkelde die macht moet binnen de specificaties zijn in de van Apparatenclassificaties en Kenmerken Lijst voor het specifieke apparaat worden getoond. Bepaalde parameters moeten zijn derated bij hoge temperaturen.

FIGUUR 22. APPARATENclassificaties EN KENMERKEN

 

LIJST 3. VARISTOR KENMERKEN (STANDAARDc62.33-1982 ONDERAFDELING 2,3 EN 2,4 VAN IEEE)