Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola 15 Varistor Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 VARISTOR... 2 1.1 POPIS VARISTORU... 2 1.2 VA CHARAKTERISTIKA VARISTORU... 2 1.3 POUŽITÍ VARISTORU... 3 1.4 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem varistoru. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními pojmy z oblasti polovodičové techniky. Po prostudování všech kapitol by měl student být schopen základní orientace v oblasti polovodičových součástek a jejich aplikací. 1
1 Varistor 1.1 Popis varistoru Je polovodičová součástka (Variable Rezistor), která se vyrábí s polykrystalického materiálu, dovolující průchod proudu oběma směry. Varistory se vyrábějí hlavně z kysličníku zinečnatého ZnO (pak se často označují zkratkou MOV - Metal Oxide Varistor) nebo z karbidu křemičitého SiC. Jedná se o nelineární napěťově závislý rezistor. Varistory mají při menším napětí velký odpor, řádově 10 6-10 7 Ω. Při zvýšení napětí na několik desítek až stovek voltů se proud varistoru prudce zvýší a jeho odpor prudce klesá. 1.2 VA charakteristika varistoru Obrázek 1 - schématická značka varistoru Příklad VA charakteristiky varistoru je na obrázku. Pracovní oblast varistoru je omezena bodem U N (koleno pracovní charakteristiky) a dále je tzv. dovolený ztrátový výkon. Nelineární charakteristika varistoru se využívá pro omezování přepětí při vypínacích a komutačních procesech. Obrázek 2 - VA charakteristika Varistoru 2
Konstrukčně se varistory vyrábějí jako tyčinkové, čočkové či krabicové s drátovými vývody nebo jako prvky SMD pro povrchovou montáž. Svým vzhledem připomínají kondenzátory. Obrázek 3 Varistor 1.3 Použití varistoru Varistory se využívají k ochraně elektrických zařízení před přepětím ve výkonových i signálních obvodech. Použití najdou i například k ochraně kontaktů vypínače před opalováním, nebo jako přepěťová ochrana polovodičových součástek (diod, tranzistorů, tyristorů, IO) apod. Připojuje se paralelně k chráněné součástce. Škodlivé zvýšení napětí v elektrickém vedení, které může zničit elektronická zařízení. Přepětí vzniká nejčastěji spínáním velké zátěže v elektrické síti (motory, atp.), výbojem statické elektřiny aj. Bleskojistka Tyristor Varistor Dioda Rychlost sepnutí <1 μsec <1 nsec 0,5 1 μ sec <1 n sec Kapacita 1pF 50pF 500pF 50pF Svodový proud <1 pa 50 na 10 μa 10 μa Maximální svedený proud 20kA 200 A 6kA 50A Obrázek 4 - porovnání typu ochran 1.4 Kontrolní otázky 1. Co je to varistor? 2. Z jakého materiálu se varistor vyrábí? 3. Co znamená u varistoru zkratka MOV? 4. Jaký mají řádově varistory odpor? 5. Co se děje při zvýšení napětí na několik desítek až stovek voltů? 6. Jaký mají tvar varistory? 7. K čemu se varistory používají? 8. Porovnejte varistor s jinými ochrannými prvky. 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - SCHÉMATICKÁ ZNAČKA VARISTORU... 2 OBRÁZEK 2 - VA CHARAKTERISTIKA VARISTORU... 2 OBRÁZEK 3 VARISTOR... 3 OBRÁZEK 4 - POROVNÁNÍ TYPU OCHRAN... 3 6