Voltage Dependent Resistor

Voltage Dependent Resistor

Ein Varistor ist ein elektronisches Bauteil. Es handelt sich dabei um einen spannungsabhängigen Widerstand. Oberhalb einer bestimmten Schwellspannung, die typisch für den jeweiligen Varistor ist, wird der Widerstand abrupt kleiner. Die Kennlinie ist dabei symmetrisch zur Spannung, die Polarität spielt also keine Rolle. Varistor ist ein aus den englischen Begriffen „variable resistor“ zusammengesetztes Kofferwort. Varistoren werden auch als VDR bezeichnet. VDR steht für Voltage Dependent Resistor, also spannungsabhängiger Widerstand. Für Metalloxid-Varistoren ist die Abkürzung MOV üblich.

Inhaltsverzeichnis

Aufbau

Varistoren werden heute meist auf der Basis von Zinkoxid (ZnO) hergestellt. Zusammen mit anderen Metalloxiden, wie Wismutoxid, Chromoxid oder Manganoxid, wird das Pulver in Tablettenform gepresst und gesintert. Auf zwei Seiten wird der Rohling mit Silber oder Aluminium kontaktiert und mit Anschlüssen versehen. Früher wurden Varistoren aus Siliziumkarbid (SiC) hergestellt. Diese Varistoren gelten heute als veraltet, da ihre Strom-Spannungs-Kennlinie oberhalb der Schwellspannung deutlich flacher verläuft als bei ZnO-Varistoren.

Funktionsweise

Der Zinkoxid-Varistor setzt sich aus vielen kleinen Zinkoxidkörnern mit unterschiedlicher Leitfähigkeit zusammen. Zwischen den Zinkoxidkörnern entstehen an den Berührungspunkten Sperrschichten. Durch eine angelegte Spannung entsteht ein elektrisches Feld, das die Sperrschichten teilweise abbaut. Je größer die angelegte Spannung ist, desto mehr Sperrschichten werden abgebaut und damit sinkt der Widerstand. Über die Dicke der Varistorscheiben kann die Schwellspannung variiert werden: Je dicker die Varistorscheibe ist, desto mehr Zinkoxidkörner sind in Reihe geschaltet und desto höher ist die Schwellspannung.

Strom-Spannungs-Kennlinie

Typische Varistor-Kennlinien

Die Strom-Spannungs-Kennlinie eines Varistors kann mit folgender Formel angenähert werden:

I = \left( \frac{U}{U_\mathrm{1\,A}}\right)^n\cdot 1\,\mathrm A

Hierbei bezeichnet U_\mathrm{1\,A} die Spannung, bei der ein Strom von einem Ampere durch den Varistor fließt (nicht zu verwechseln mit der Schwellspannung). A ist das Einheitenzeichen für Ampere. Der Exponent n bestimmt die Kennliniensteigung. Für Zinkoxid-Varistoren ist n typischerweise größer als 20, für SiC-Varistoren ist n ca. 5.

Bauformen

Folgende Bauformen kommen am häufigsten zum Einsatz:

  • in Scheibenform mit Anschlussdrähten
  • als SMD-Baustein
  • an Schaltschütze angeklippst

Anwendungsgebiete

Hochspannungsvaristor
Varistor in Scheibenform mit einer Schwellspannung von 385 Volt

Varistoren eignen sich zum Schutz vor Überspannungen. Im Normalbetrieb ist ihr Widerstand sehr groß, während bei Überspannung der Widerstand fast verzögerungsfrei sehr klein wird und Ladung ableitet. Sie werden sowohl zum Schutz empfindlicher elektronischer Schaltungen als auch in der Starkstromtechnik eingesetzt.

Varistoren haben Ansprechzeiten von unter einer Nanosekunde und können bei Überspannungen große Energien absorbieren, ohne zerstört zu werden. Ein Nachteil von ZnO-Varistoren ist, dass sie durch mehrere kleinere Überspannungen „altern“, das heißt ihre Schwellspannung wird mit der Zeit niedriger, bzw. ihr Leckstrom erhöht sich. SiC-Varistoren zeigten diese Art der Alterung nicht.

Alternativ zu Varistoren werden bei Schutzschaltungen auch Suppressordioden eingesetzt. Suppressordioden werden bei Überspannung allerdings schon durch geringe Energien zerstört, so dass sie hauptsächlich für kleinere Spannungen verwendet werden, wie sie zum Beispiel bei Signalleitungen auftreten. Andererseits altern Suppressordioden im Gegensatz zu Varistoren nicht. Bei Anwendungen, in denen hochfrequente Signale übertragen werden sollen, kann die gegenüber Suppressordioden erheblich höhere Kapazität von Varistoren eine unzulässige Dämpfung des Nutzsignals bewirken.

Darüber hinaus gibt es auch Gasableiter als Grobschutzelemente. Diese können bei Überspannungen sehr große Energien absorbieren, haben allerdings im Vergleich zu Varistoren eine längere Ansprechzeit von bis zu einigen Mikrosekunden. Deshalb werden sie auch häufig in Kombination mit Varistoren verwendet.

Varistoren werden auch als (Bedarfs-)Strombrücke für die Reihenschaltung von Glühlampen benutzt.

Weblinks


Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • voltage-dependent resistor — varistorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Puslaidininkinis netiesinių charakteristikų varžas. atitikmenys: angl. varistor; voltage controlled resistor; voltage dependent resistor vok. spannungsabhängiger Widerstand,… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • voltage dependent resistor — varistorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. varistor; voltage dependent resistor vok. spannungsabhängiger Widerstand, m; Varistor, m rus. варистор, m pranc. résistance variable avec la tension, f; varistance, f …   Fizikos terminų žodynas

  • voltage-controlled resistor — varistorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Puslaidininkinis netiesinių charakteristikų varžas. atitikmenys: angl. varistor; voltage controlled resistor; voltage dependent resistor vok. spannungsabhängiger Widerstand,… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • Resistor — A typical axial lead resistor Type Passive Working principle Electrical resistance Invented Ge …   Wikipedia

  • Voltage divider — In electronics, a voltage divider (also known as a potential divider) is a simple linear circuit that produces an output voltage ( V out) that is a fraction of its input voltage ( V in). Voltage division refers to the partitioning of a voltage… …   Wikipedia

  • Voltage regulator — A popular three pin 12 V DC voltage regulator IC. A voltage regulator is an electrical regulator designed to automatically maintain a constant voltage level. A voltage regulator may be a simple feed forward design or may include negative feedback …   Wikipedia

  • Resistor Ladder — Two Resistor Ladder configurations are known, a string resistor ladder and a R 2R ladder.A R 2R Ladder is the most simple and inexpensive way to perform digital to analog conversion, using repetitive arrangements of precision resistor networks in …   Wikipedia

  • Voltage source — In electric circuit theory, an ideal voltage source is a circuit element where the voltage across it is independent of the current through it. A voltage source is the dual of a current source. In analysis, a voltage source supplies a constant DC… …   Wikipedia

  • Current–voltage characteristic — Figure 1. I–V curve of a P–N junction diode (not to scale). A current–voltage characteristic is a relationship, typically represented as a chart or graph, between an electric current and a corresponding voltage, or potential difference. In… …   Wikipedia

  • Electronic component — Various components An electronic component is a basic electronic element and may be available in a discrete form having two or more electrical terminals (or leads). These are intended to be connected together, usually by soldering to a printed… …   Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”