Cómo Funciona un Varistor.

La resistencia eléctrica como componente se utiliza en tantos circuitos y en tantas formas, que es casi omnipresente. Desde las resistencias fijas muy básicas, donde el valor de la resistencia permanece sin cambios, hasta diferentes tipos de resistencias variables, cuyos valores cambian de acuerdo con diferentes factores. Te presentaremos cómo funciona un varistor, un tipo de resistencia variable muy conocida.

Las resistencias variables son de diferentes tipos. Hay algunas en los que la longitud efectiva de la tira resistiva desempeña un papel en el cambio de su valor, como los potenciómetros y reóstatos, y luego hay otro conjunto de resistencias variables donde no es posible un cambio manual en la resistencia, sino que son sensibles a factores físicos como la temperatura, el voltaje, el campo magnético, etc.

Este artículo te guiará a través del mundo de una resistencia que depende del voltaje, conocida como varistor.

¿Qué es un varistor?

Un varistor es una resistencia variable cuyo valor depende del voltaje aplicado. El nombre ha sido acuñado por una mezcla lingüística de palabras; "Variable" y "Resistencia". También se conocen con el nombre de VDR [resistencia dependiente de voltaje] y tienen características no óhmicas. Por lo tanto, vienen bajo resistencias de tipo no lineal.

A diferencia de los potenciómetros y reóstatos, donde la resistencia cambia de un valor mínimo a un valor máximo, en el Varistor la resistencia cambia automáticamente con un cambio en el voltaje aplicado. Este varistor tiene dos elementos semiconductores y proporciona protección contra sobretensión en un circuito, similar a un diodo Zener.

Entonces, ¿cómo el cambio en el voltaje aplicado cambia su resistencia? Bueno, la respuesta está en su composición. Como está hecho de material semiconductor, su resistencia disminuye a medida que aumenta el voltaje. Cuando hay un aumento excesivo de voltaje, la resistencia a través de él disminuye el colector. Este comportamiento los convierte en una buena opción para la protección contra sobretensiones en circuitos sensibles.

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Símbolo del varistor.

En sus primeros días, el Varistor se representaba como dos diodos colocados anti paralelos entre sí, debido a su comportamiento similar al diodo en ambas direcciones del flujo de corriente. Sin embargo, ahora ese símbolo se usa para un DIAC. En los circuitos modernos, el símbolo de Varistor se muestra a continuación.

¿Cómo Funciona un Varistor?

Puedes preguntarte cómo ayuda un Varistor a suprimir los transitorios de voltaje en un circuito. Para entender esto, primero comprendamos cuál es la fuente de voltaje transitorio. El origen de la tensión Transitoria en los circuitos y fuentes eléctricas es independiente de si funcionan desde una fuente de CA o CC, ya que su origen es del circuito en sí o se transmiten desde cualquier fuente externa. Estos transitorios resultan en un aumento de voltaje a varios miles de voltios, lo que puede resultar catastrófico para el circuito.

Por lo tanto, estos transitorios de voltaje deben ser suprimidos. El efecto L (di / dt) causado por la conmutación de bobinas inductivas, corrientes de magnetización de transformadores y otras aplicaciones de conmutación de motores de CC, es la fuente más común de transitorios de voltaje.

El nombre "Varistor" sugiere un dispositivo que proporciona resistencia como un potenciómetro o un reóstato, sin embargo, la función real de un Varistor es completamente diferente de ellos.

Primero, el cambio en la resistencia no puede hacerse manualmente como en una olla o un reóstato. Segundo, bajo voltaje de operación normal, la resistencia ofrecida por un Varistor es muy alta. A medida que este voltaje comienza a aumentar abruptamente, principalmente debido a los transitorios de voltaje producidos en el circuito o inducidos por una fuente externa, la resistencia comienza a disminuir rápidamente.

La curva característica VI de un Varistor es similar a la de un diodo Zener. Es de naturaleza bidireccional, ya que opera en el primer y tercer cuadrante. Esta característica lo hace adecuado para conectarlo en un circuito con fuente de CA o CC. Para una fuente de CA, es apto ya que puede funcionar en direcciones o polaridades de una onda sinusoidal.

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El voltaje de sujeción se define como el voltaje hasta el cual la corriente a través del varistor es muy baja, principalmente del orden de unos pocos miliamperios. Esta corriente se denomina comúnmente corriente de fuga. Este valor de la corriente de fuga se debe a la alta resistencia del Varistor, cuando la tensión de sujeción se aplica a través del Varistor.

Curva de Voltaje de un Varistor.

Mirando la característica VI, vemos que a medida que el voltaje a través del Varistor aumenta por encima del voltaje de sujeción, hay un aumento brusco de la corriente. Esto sucede debido a la disminución repentina de la resistencia como resultado de un fenómeno llamado ruptura de avalancha, donde por encima de un voltaje de umbral (en este caso el voltaje de sujeción) los electrones comienzan a fluir rápidamente disminuyendo así la resistencia y aumentando la corriente a través del Varistor.

Esto ayuda durante los transitorios de voltaje, ya que cuando el circuito experimenta un alto voltaje transitorio, el voltaje a través del Varistor aumenta, a un valor mayor que su voltaje nominal (de sujeción), que a su vez aumenta la corriente y actúa como conductor.

Otra cualidad del Varistor que se puede ver a partir de las características de VI es que, incluso cuando hay un aumento en la corriente, el voltaje a través de él permanece casi igual al voltaje de sujeción. Esto significa que actúa como un autorregulador incluso en el caso de un voltaje transitorio, lo que lo hace más adecuado para el mismo, ya que mantiene el aumento de voltaje bajo control, durante tal evento.

La curva no lineal empinada indica que pueden pasar corrientes excesivas a través del Varistor en un rango de voltaje muy estrecho (lo que indica su propiedad autorreguladora) y cortar cualquier pico de voltaje.

Capacitancia en un varistor.

El estado aislante del Varistor significa que el voltaje aplicado a través de él es igual o menor que el voltaje de sujeción. Un Varistor, en su estado no conductor o en el estado aislante, actúa más como un condensador que como una resistencia. Dado que el cuerpo semiconductor del Varistor actúa como un aislante durante su estado de aislamiento, puede considerarse como material dieléctrico, mientras que los dos terminales pueden considerarse como los dos electrodos.

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Esto significa que cualquier Varistor en su estado no conductor tendrá una capacitancia, que es proporcional al área del cuerpo del semiconductor e inversamente proporcional al grosor del mismo. Sin embargo, a medida que el Varistor experimenta un aumento en el voltaje a través de él, pierde su propiedad aislante y comienza a conducir. En este caso, ya no posee una capacitancia.

Volviendo al comportamiento del condensador del Varistor, una pregunta principal viene a la mente. ¿Se comporta de la misma manera para los circuitos de CA y CC?

La respuesta a esta pregunta radica en la frecuencia de estos circuitos. Como sabemos que en un circuito de CC, no hay papel para la frecuencia. Por lo tanto, la capacitancia permanece hasta que el voltaje sea igual o menor que el voltaje nominal. Sin embargo, en los circuitos de CA, el caso es diferente. Aquí la frecuencia juega un papel importante. Por lo tanto, en su región no conductora, la capacitancia del Varistor afecta su resistencia.

Dado que estos varistores están normalmente conectados en paralelo al dispositivo electrónico a proteger, la resistencia a las fugas disminuye con un aumento de la frecuencia. La resistencia paralela resultante y la frecuencia tienen una relación lineal.

Conclusión.

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El término "varistores" es una amalgama de los dos términos variable y resistencia. Aunque el nombre sugiere que este dispositivo funcionaría como un potenciómetro o un reóstato, su funcionamiento es completamente diferente. Aquí la resistencia cambia con respecto al voltaje.

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La aplicación principal del Varistor es proteger los circuitos contra el voltaje transitorio.

El cuerpo semiconductor de los varistores ayuda en el mismo. Al igual que un diodo Zener, la curva característica VI de Varistor muestra un aumento de corriente después de un voltaje umbral particular. Este voltaje umbral se llama voltaje nominal o voltaje de sujeción. Cuando el voltaje aplicado a través del Varistor es muy inferior o igual al voltaje de sujeción, el Varistor tiene una alta resistencia y, por lo tanto, se dice que está en su estado aislante.

Sin embargo, a medida que este voltaje aumenta más allá del voltaje de sujeción, la resistencia disminuye como resultado de la ruptura de la avalancha en el cuerpo del semiconductor. En este caso, se dice que el Varistor está en su estado de conducción.