네트워크에 포함된 각 전자 장치는 전류 또는 전압의 임계값을 초과하지 않도록 보호해야 합니다. 전류 보호를 위해 다양한 퓨즈와 회로 차단기가 사용되지만 바리스터는 과전압으로부터 장치를 보호하는 데 가장 많이 사용됩니다. 이 기사에서는 배리스터의 작동 원리, 이 전자 부품의 특성, 장단점을 고려할 것입니다.
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바리스터 란 무엇이며 어디에 사용됩니까?
배리스터 - 반도체 재료로 만든 가변저항기로 인가되는 전압에 따라 전기저항이 변한다.
이러한 전자 부품의 작동 원리는 기존의 저항기 및 전위차계와 다릅니다. 기준 저항기 회로의 전압에 관계없이 언제든지 일정한 저항 값을 가지므로 전위차계를 사용하면 제어 노브를 돌려 저항을 수동으로 변경할 수 있습니다. 그러나 바리스터는 비선형 대칭적인 전류-전압 특성을 가지며 저항은 회로의 전압에 전적으로 의존합니다.
이러한 특성으로 인해 바리스터는 전압 유형에 관계없이 전기 네트워크, 기계 및 장비는 물론 전자 부품, 기판 및 미세 회로를 보호하는 데 광범위하고 효과적으로 사용됩니다. 그들은 제조 비용이 낮고 사용이 안정적이며 높은 하중을 견딜 수 있습니다.
배리스터는 최대 20kV의 고전압 설비와 3~200V의 저전압 설비 모두에서 전압 제한기로 사용됩니다. 동시에 교류와 직류가 있는 네트워크에서 모두 작동할 수 있습니다. 전류 및 전압은 물론 서지 보호 장치를 조절하고 안정화하는 데 사용됩니다. 네트워크 필터, 전원 공급 장치, 휴대폰, SPD 및 기타 SPE.
작동 유형 및 원리
정상적인 조건에서 작동할 때 배리스터는 큰 저항을 가지므로 전압이 임계값을 초과하면 저항이 감소할 수 있습니다. 즉, 회로의 전압이 크게 증가하면 바리스터가 절연 상태에서 전기 전도성 상태로 전환되고 반도체의 애벌런치 효과로 인해 자체적으로 큰 전류를 통과시켜 전압을 안정화합니다.
배리스터는 고전압 및 저전압에서 작동할 수 있으므로 작동 원리가 동일한 두 그룹의 장치로 나뉩니다.
- 고전압: 최대 20kV의 전류 값을 갖는 회로에서 작동할 수 있습니다(네트워크 및 장비의 보호 시스템, 서지 보호 장치에 사용).
- 저전압: 이 유형의 구성 요소에 대한 정격 전압은 3~200V입니다(전류가 0.1~1A인 전자 장치 및 장비 구성 요소를 보호하는 데 사용되며 전원의 입력 또는 출력에 설치됨).
배리스터 응답 시간 전력 서지 약 25ns로 우수한 값이지만 경우에 따라 불충분합니다. 이에 전자부품 제조사들은 응답시간이 0.5ns인 smd 저항을 제조하는 기술을 개발해왔다.
모든 유형의 배리스터는 이 재료를 바인더(수지, 점토, 유리)와 함께 고온에서 소결하여 탄화규소 또는 산화아연으로 만듭니다. 반도체 소자를 받은 후 연결을 위한 납땜 금속 리드로 양면에 금속화됩니다.
마킹, 주요 특성 및 매개변수
바리스터의 각 제조업체는 특정 방식으로 제품에 레이블을 지정하므로 상당히 많은 지정 옵션과 해석이 있습니다. 가장 일반적인 러시아 배리스터는 K275이고 인기있는 외국산 부품은 7n471k, kl472m 등이 있습니다.
CNR-10d751k 배리스터의 명칭은 다음과 같이 해독할 수 있습니다. CNR - 금속 산화물 배리스터; 디 - 구성 요소가 디스크 형태임을 의미합니다. 10 디스크의 직경입니다. 751 – 이 장치의 응답 전압(처음 두 자리에 세 번째 자리와 동일한 전력에 10을 곱하여 계산합니다. 즉, 75 곱하기 10을 첫 번째 차수에 곱하면 750V가 됩니다.) 케이 - 정격 전압의 허용 편차는 모든 방향에서 10%입니다(l - 15%, M - 20%, P - 25%).
배리스터의 주요 특성은 다음 매개변수입니다.
분류 전압 - 배리스터를 통해 흐르는 전류의 특정 값에서의 전압(일반적으로 이 값은 1mA입니다.). 이 설정은 조건부이며 장치 선택에 영향을 주지 않습니다.
최대 허용 전압 – 전압 범위(RMS 또는 RMS), 배리스터가 저항을 낮추기 시작합니다.
최대 흡수 에너지 - 바리스터가 단일 펄스에 노출되었을 때 소멸되지 않고 소멸되지 않는 에너지 값을 나타내는 특성(줄 단위로 측정);
최대 서지 전류 – 현재 펄스의 상승 시간과 지속 시간을 정규화합니다(암페어로 측정);
용량 닫힌 상태와 주어진 주파수(바리스터에 큰 전류가 인가되면 0으로 떨어짐);
용인 - 양방향의 공칭 전위차로부터의 편차(백분율로 표시).
응답 시간 - 바리스터가 닫힌 상태에서 열린 상태로 넘어가는 시간 간격(일반적으로 수십 나노초).
배리스터의 장점과 단점
비선형 저항기(배리스터)의 중요한 이점은 고주파수 및 고부하에서 안정적이고 신뢰할 수 있는 작동입니다. 3V ~ 20kV의 전압으로 작동하는 많은 장치에 사용되며 상대적으로 간단하고 제조 비용이 저렴하며 작동 효율이 높습니다. 추가로 중요한 이점은 다음과 같습니다.
- 높은 응답 속도(나노초);
- 긴 서비스 수명;
- 전압 강하를 모니터링하는 기능(무관성 방법).
이 전자부품은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 다양한 시스템에서의 사용에 영향을 미치는 단점도 있다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 작동 중 저주파 소음;
- 구성 요소 노화(시간 경과에 따른 매개변수 손실);
- 큰 정전 용량: 전압 및 요소 유형에 따라 다르며 70~3200pF 범위에 있으며 장치 성능에 영향을 미칩니다.
- 최대 전압 값에서 전력은 소실되지 않습니다. 이는 크게 과열되어 장기간의 최대 전압 값에서 실패합니다.
배리스터 선택
특정 장치에 적합한 배리스터를 선택하려면 해당 전원의 특성인 과도 펄스의 저항과 전력을 알아야 합니다. 최대 허용 전류 값은 무엇보다도 노출 시간과 반복 횟수에 의해 결정되므로 피크 전류 값이 과소 평가된 배리스터를 설치할 때 빠르게 고장납니다.요컨대, 장치를 효과적으로 보호하려면 공칭에 대한 마진이 작은 전압의 배리스터를 선택해야 합니다.
또한, 이러한 전자 부품의 고장 없는 작동을 위해서는 흡수된 열 에너지의 소산 속도와 빠른 정상 작동 상태로의 복귀 능력이 매우 중요합니다.
바리스터 연결을 위한 다이어그램 및 옵션 지정
에 계획 바리스터는 일반적으로 표시된, 일반 저항과 같지만 슬래시 옆에 U가 추가되었습니다. 이 기능은 이 요소가 회로의 전압에 대한 저항 의존성을 갖는다는 것을 다이어그램에서 나타냅니다. 또한 켜짐 배선도 이 요소는 일련 번호(RU1, RU2 ... 등)가 추가된 두 개의 문자 R 및 U로 표시됩니다.
바리스터를 연결하는 방법에는 여러 가지가 있지만 모든 방법의 공통점은 이 구성 요소가 전원 회로와 병렬로 연결된다는 것입니다. 따라서 전압 펄스의 위험한 값이 없으면 배리스터를 통해 흐르는 전류는 작은 값을 가지며(큰 저항 값으로 인해) 어떤 식으로든 시스템 성능에 영향을 미치지 않습니다. 과전압이 발생하면 바리스터가 저항을 작은 값으로 변경하고 부하를 분류하고 흡수된 에너지를 주변 공간으로 분산시킵니다.
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