5.5. Структура многослойного полупроводникового ва- . пистора (а) и его вольт-ам- периая характеристика (б):

J - слои р-типа; 2 - слои я-типа

2 Ч)

вольт-амперной характеристики (рис. 5.4, б). На основе монокристаллического кремния получены нелинейные варисторы с рабочим напряжением в сотни вольт.

Полупроводниковые варисторы с симметричной нелинейной вольт-амперной характеристикой, имеющие участок отрицательного динамического сопротивления, получают при использовании полупроводниковых р-п-р-п структур (рис. 5.5). При этом рабочий элемент варистора состоит из двух р-п-р-п структур, имеющих общие контакты. При подаче на варистор напряжения по нему протекает незначительный ток, с повышением напряжения переключения U„ происходит переход варистора в состояние проводимости, в котором его сопротивление составляет доли ома. Полупроводниковые варисторы перспективны для защитных устройств, в цепях защиты от перенапряжений; такой варистор соединяют последовательно с балластным резистором. При возникновении в схеме перенапряжений с амплитудой, превышающей напряжение переключения, происходит включение варистора и по балластному резистору протекает разрядный ток. Когда полярность напряжения, приложенного к варистору, изменяется, происходит восстановление его запирающих свойств и по защитной цепочке протекает незначительный ток. Силовые варисторы выполняют также встречным включением селеновых выпрямителей серии А или Г. Конструкция низковольтного варистора, полученного включением селеновых элементов серии А, приведена на рис. 5.6.

Электронно-дырочные переходы селеновых элементов имеют высокую перегрузочную способность при воздействии напряжения в запирающем направлении, что позволяет их эффективно использовать при изготовлении варисторов.

Конструкции и численные значения параметров варисторов. По конструктивному оформлению полупроводниковые варисторы выполняются в виде стержней, дисков, шайб, а также в виде пленок на диэлектрическом основании. Выпускаемые полупроводниковые силовые варисторы можно условно разделить на низковольтные варисторы, рассчитанные на значительные токи, и высоковольтные варисторы.

Варисторы типа СН (сопротивление нелинейное) имеют цилиндрическую конструкцию (рис. 5.7, а), проводящие элементы армированы по торцам колпачками с проволочными выводами, а также конструк-

Рис. 5.6. Конструкция варистора на основе селеновых элементов:

/ - алюминиевое основание; 2 - слой кадмия; 3 - слой селена; 4 - катодный сплав

Рис. 5.7- Конструкции варисторов СН1-1 (о) и СН1-2 (б)

цию (рис. 5.7, б) в виде дисков, на поверхности которых нанесены металлические электроды.

Обозначение варистора СН1-1-1, СН1-2-1 расшифровывается следующим образом: первая цифра за буквами обозначает материал (1 - карбид кремния, 2 - окись цинка), вторая цифра - вид конструкции (1 - стержневая, 2 - дисковая), третья цифра - условное обозначение габаритных размеров. В обозначениях варисторов также указывается классификационное напряжение в вольтах и допустимое отюю-нение напряжения в процентах. Так, обозначение варистора стержневого типа с напряжением 1500 В с допуском 10% имеет вид СН1-Ы-1500-И0%.

Параметры варисторов серии СН1 приведены в табл. 5.2, в которой указаны значения номинальной мошности - это максимально допустимая мощность, которую варистор может рассеивать при непрерывной электрической нагрузке при заданной температуре окружающей среды, если напряжение на варисторе не превышает предельного. Классификационное напряжение определяется при пропускании постоянного тока, который также назьшается классификационным. Отметим, что классификационные напряжения и токи не являются эксплуатационными, а служат для разбраковки приборов по параметрам. При выборе рабочего напряжения для варистора исходят из допустимой

Тип варистора

Класси- Классифи-фикацион- кационное ный ток, напряже-мА ние, В

Допуск по классификационному напряжению.

Коэффи- Допусти-циент не- мая мощ-линей- ность рас-ности сеяния, Вт

Габаритные размеры, мм

СН1-1-1

СН1-1-2

СН 1-2-1 СН1-2-2

1000

1200

1300

1500

1000

1200

1300

1500

56-270

33-47

56-100

±10

±10

±10; ±20 ±10; ±20 ±10; ±20

4,5 4,5 3,5 3

07,5х 18

05,2х 16

016х(1-8) 012х(2-4)

Примечание. Интервал рабочих температур 230-370 К.

мощности рассеяния и допустимого амплитудного напряжения. Коэффициент нелинейности показывает отнощение статического сопротивления варистора к динамическому в заданной точке вольт-амперной характеристики

)3 = RjRj = AIU/AUr,

при этом

Rc = и/Г; Лд = ДС Д/.

Для резисторов с линейной вольт-амперной характеристикой это отношение равно единице, а для нелинейных резисторов (варисторов) оно отличается от единицы. Вольт-амперная характеристика варистора в заданном диапазоне напряжений аппроксимируется выражением

£/ = л/«.

в приведенном уравнении А и а ~ постоянные коэффициенты. Коэф фициент а, называемый показателем нелинейности, и коэффициент j3 вязаны соотношением /3 = 1/й.