バリスタ - 動作原理、種類、用途
バリスタは、印加される電圧の大きさに応じてアクティブ抵抗を非線形に変化させることができる半導体部品です。実際、バリスタは、そのような電流電圧特性を備えた抵抗器であり、その線形部分は狭い範囲に限定されており、特定のしきい値を超える電圧が印加されたときにバリスタの抵抗が発生します。
この時点で、素子の抵抗は数桁急激に変化し、最初の数十 MΩ からオームの単位まで減少します。そして、印加電圧が増加するほど、バリスタの抵抗は小さくなります。この特性により、バリスタは現代のサージ保護デバイスの定番となっています。
保護負荷と並列に接続されたバリスタは、外乱電流を吸収し、熱として放散します。そして、このイベントの終わりに、印加電圧が減少してしきい値を超えると、バリスタは初期抵抗を回復し、再び保護機能を実行できる状態になります。
バリスタはガス火花ギャップの半導体類似物であると言えます。バリスタだけがガス火花とは異なり、初期の高い抵抗がより速く回復し、実質的に慣性がなく、公称電圧の範囲は6から始まり、 1000ボルト以上に達します。
このため、バリスタは保護回路に広く使用されています。 半導体スイッチ、誘導要素（火花を消すため）を含む回路、および電子機器の入力回路の静電気保護の独立した要素。
バリスタの製造プロセスは、粉末状の半導体をバインダーとともに約1700℃の温度で焼結することから構成されます。ここでは、酸化亜鉛や炭化ケイ素などの半導体が使用されます。結合剤としては、水ガラス、粘土、ワニス、または樹脂を使用できます。焼結によって得られたディスク状の要素に、メタライゼーションによって電極が適用され、その電極に部品のアセンブリワイヤがはんだ付けされます。
バリスタは、従来のディスク形状に加えて、ロッド、ビーズ、フィルムの形状でも見られます。調整可能なバリスタは、可動接点を備えたロッドの形で作られています。バリスタの製造に使用される従来の半導体材料は、異なる結合を持つ炭化ケイ素をベースにしています: サイライト、ウィライト、レチン、シライト。
バリスタの内部動作原理は、結合塊内の小さな半導体結晶の端が互いに接触し、導電回路を形成することです。特定の大きさの電流がそれらを通過すると、結晶の局所的な過熱が発生し、回路の抵抗が減少します。この現象は、バリスタの CVC 非線形性を説明します。
バリスタの主なパラメータの 1 つは、rms 応答電圧と並んで、静的抵抗と動的抵抗の比を示す非線形係数です。酸化亜鉛ベースのバリスタの場合、このパラメータは 20 から 100 まで変化します。バリスタの抵抗温度係数 (TCR) に関しては、通常は負です。
バリスタはコンパクトで信頼性が高く、幅広い動作温度で優れた性能を発揮します。プリント基板や SPD では、直径 5 ～ 20 mm の小型ディスク バリスタが使用されています。より高い電力を放散するために、全体の寸法が 50、120 ミリメートル、またはそれ以上のブロック バリスタが使用されます。ブロック バリスタは、効率を損なうことなく、パルスでキロジュールのエネルギーを放散し、数万アンペアの電流を流すことができます。
バリスタの最も重要なパラメータの 1 つは応答時間です。バリスタの一般的な作動時間は 25 ns を超えず、一部の回路ではこれで十分ですが、場所によっては、たとえば静電気からの保護のために、1 ns 以下のより高速な応答が必要となります。
このニーズに関連して、世界の大手バリスタ メーカーは性能向上に向けた取り組みを行っています。この目標を達成する 1 つの方法は、多層コンポーネントの端子の長さ (それぞれのインダクタンス) を減らすことです。このような CN バリスタは、集積回路の静的出力に対する保護においてすでに価値ある地位を占めています。
DC バリスタの定格電圧 (1mA) は条件付きパラメータであり、この電圧ではバリスタを流れる電流は 1mA を超えません。定格電圧はバリスタの刻印に表示されています。
ACrms は、バリスタの AC 電圧応答の実効値です。 DC — DC 電圧作動。
さらに、特定の電流における最大許容電圧が標準化されています（たとえば、V @ 10A）。 W はコンポーネントの定格消費電力です。 J は単一の吸収パルスの最大エネルギーであり、バリスタが良好な状態を維持しながら定格電力を放散できる時間を決定します。 Ipp — 吸収されたパルスの立ち上がり時間と持続時間によって正規化されたバリスタのピーク電流。パルスが長いほど、許容ピーク電流は低くなります（キロアンペアで測定）。
より大きな電力損失を達成するために、バリスタの並列および直列接続が許可されます。並列接続する場合は、パラメータにできるだけ近いバリスタを選択することが重要です。