TOP

21.1.12 วาริสเตอร์ (Varistor)

      metal oxide varistorFile:Varistor.PNG

          เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำอีกชนิดหนึ่งที่ผลิตมาจากซิลิกอนคาร์ไบด์ , สังกะสี ออกไซด์ ( Zincite ) หรือ ไททาเนียมออกไซด์ โดยบดสารแหล่านี้ให้เป็นเม็ดเล็กๆ และ นำไปเผาที่อุณหภูมิสูงจนแข็งตัว เป็นเซรามิก. ลักษณะ เด่นของตัวต้านทานที่แปรค่าตามแรงดันนี้ คือ สามารถเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานได้ตามระดับแรงดันไฟฟ้า การทำงานของวาริสเตอร์คล้ายกับซีเนอร์ไดโอด คือ เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าค่าที่กำหนดมันจะยอมให้กระแสไหลผ่านตัวมันเองได้ ยังผลให้สามารถรักษาระดับของแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในสภาพปกติ วาริสเตอร์ชนิดนี้เรามักจะเรียกว่า วีดีอาร์ (VDR : Voltage Dependent Resistor) และมีบางชนิดที่มีลักษณะการทำงานคล้ายกับไดโอดแต่จุดทำงานจะสูงตามที่กำหนด

          การใช้วาริสเตอร์จะใช้เป็นวงจรป้องกันอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ให้ได้รับความเสียหาย เมื่อกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าในวงจรเกิดการเปลี่ยนแปลงสูงขึ้น โดยวาริสเตอร์จะทำหน้าที่แบ่งกระแสไฟฟ้าหรือลดแรงดันไฟฟ้า เมื่อกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้ามากเกินปกติ มิฉะนั้นวงจรอาจเกิดการเสียหายได้ สามารถนำไปใช้ งานที่เกี่ยวกับไฟกระแสสลับ ซึ่งไดโอดที่นิยมนำมาใช้ป้องกันวงจรทั่วไปไม่สามารถใช้งานได้ การทำงานของวาริส เตอร์นั้น สามารถเข้าใจได้ง่ายโดยพิจารณาว่าเป็นซีเนอร์ไดโอดสองตัวต่อหลังชนกัน. เมื่อค่าแรงดันที่ป้อนให้วาริสเตอร์ต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้ กระแสจะไหลได้น้อย เนื่องจากค่าความต้านทานสูง เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น ค่าความต้านทานจะลดลง และกระแสเพิ่มขึ้นอย่างเป็นเอ็กโพเนนเชียล

         การเลือกใช้ชนิดของวาริสเตอร์ให้เหมาะสมกับงานนั้น ไม่จำเป็นที่เราต้องรู้ถึงคุณสมบัติของมันอย่างแท้จริง เพียงแต่ รู้ข้อมูลบางอย่าง เช่น

  • ระดับแรงดันช่วงที่วาริสเตอร์เริ่มทำงาน ซึ่งความแหลมของช่วงแรงดันนี้ เป็นคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับสารที่ใช้ ทำ ยกตัว อย่างเช่น วาริสเตอร์ที่ทำจากสังกะสี – ออกไซด์ จะมีช่วงแรงดันที่แหลมกว่าชนิดที่ทำจากซิลิ กอนคาร์ไบด์. ส่วนวาริส เตอร์ที่ทำจากไททาเนี่ยมออกไซด์ จะมีช่วงแรงดันค่อนข้างต่ำ ( ประมาณ 2.7 โวลต์ ) แรงดันช่วงที่วาริส เตอร์เริ่มทำงาน นี้จะถูกกำหนดมาสำหรับค่ากระแสที่เหมาะสม ซึ่งขึ้นอยู่กับค่าของวาริส เตอร์
  • ค่ากระแสยอดสูงสุด หรือ พลังงานของพัลส์สูงสุด ซึ่งสามารถแผ่กระจายออกไป โดยค่าพลังงานของพัลส์สูงสุดนี้ เป็น ตัวแปรที่สำคัญที่สุดในวงจรป้องกัน
การประยุกต์ใช้งาน

          วาริสเตอร์นั้น ถูกนำไปใช้ในการกำจัดสัญญาณรบกวนที่เป็นพัลส์กำลังงานสูง โดยเฉพาะ เช่น จากแสงสว่าง หรือ อื่นๆ ที่เกิดขึ้นในวงจรที่มีตัวเหนี่ยวนำถูกเปิดวงจร. การตัดต่อนี้ อาจจะเป็นผลจากสวิตซ์ ฟิวส์ หรือ จากสารกึ่งตัวนำถ้าสารกึ่งตัวนำ นี้เป็นไทริสเตอร์. คุณอาจจะคิดว่าไม่มีปัญหาเกิดขึ้น เนื่องจากอุปกรณ์นี้จะเปิด วงจรเฉพาะจุดที่แรงดันของปหล่งจ่ายไฟเท่ากับ ศูนษ์ . ดังนั้น จึงไม่น่าที่จะมีแรงดันเหนี่ยวนำเกิดขึ้น ซึ่งความจริงแล้ว การตัดต่อ จะเกิดขึ้นในขณะเดียวกับที่กระแสลดลงต่ำกว่า ค่ายึด ( holding value ) ซึ่งเป็นค่ากระแสที่จำเป็น. สำหรับรักษาให้ไทริสเตอร์ยังคงนำกระแสอยู่ ค่ากระแสยึดมีค่าไม่เท่ากับ ศูนย์ จึงทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ จำนวนเล็กน้อยขึ้น. ในหลายๆ กรณี พลังงานสนามแม่เหล็กซึ่งเท่ากับ 1 / 2 L(Iกำลัง2) จะถูกกระจายผ่านไดโอด และ ส่วนของความต้านทานที่เกิดจากการเหนี่ยวนำด้วยตัวเอง โดยที่ I เป็นค่ากระแสใน ขณะตัดวงจร เนื่องจากค่าความเหนี่ยวนำด้วยตัวเองส่วนใหญ่ แล้วจะเป็นการควบคุมทาง ด้านไฟกระแสในขณะตัดวงจร และ L เป็นค่าความเหนี่ยวนำทั้งหมดของวงจร. เนื่องจากค่าความเหนี่ยวนำด้วยตัวเองส่วนใหญ่แล้ว จะเป็นการควบคุมทางด้านไฟกระ แสสลับ จึงทำให้ไม่สามารใช้ไดโอดได้. ดังนั้น วาริส เตอร์จึงเป็นหนทางเดียว ที่จะแก้ปัญหานี้ได้.

          สิ่งที่ควรคำนึงถึงในการเลือกใช้วาริสเตอร์สำหรับงานเฉพาะ คือ

  • แรงดันทีเป็นยอดซึ่งอุแกรณ์ที่ถูกป้องกันสามารถทนได้โดยไม่เกิดความเสียหายนั้น จะต้องเลือกวาริสเตอร์ ที่มีค่าแรงดัน เริ่มทำงานต่ำกว่า แรงดันที่เป็นยอดนี้
  • ค่าแรงดันสูงสุด ( VP) ที่ตกคร่อมวาริส เตอร์ภายใต้เงื่อนไขปกติ ( ในงานเกี่ยวกับไฟกระแสสลับ ค่า VP = 1.414 Vrms ) เป็นกฏที่ต้องจำไว้ว่า กระแสที่ไหลผ่านวาริส เตอร์ที่ระดับแรงดันขนาดนี้ จะต้อง ต่ำกว่า 1 mA
  • ค่ากระแสทรานเชียนต์สูงสุด
  • ค่ากำลังงานที่กระจายตัวในวาริส เตอร์ระหว่างมีสัญญาณรบกวนเกิดขึ้น. เมื่อตัววาริส เตอร์ต่อคร่อมตัวเหนี่ยวนำอยู่ ค่ากำลังงานนี้จะต้องน้อยกว่า 1 / 2 L(Iกำลัง2)
  • การกระจายกำลังงานเฉลี่ย โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าตราส่งพัลส์มีค่าสูง หรือ ถ้าแรงดันเริ่มทำงานไม่สูงเกินกว่าค่าแรงดัน ปฏิบัติงานในภาวะปกติ.

 

วาริสเตอร์ ผู้พิทักษ์วงจร : สว่าง ประกายรุ้งทอง

ที่มา : วารสาร SEMICONDUCTER ฉบับที่ 74 เดือน ธันวาคม พ.ศ. 2529 – มกราคม พ.ศ. 2530

Leave a Reply

Your email is never published nor shared.

You may use these HTML tags and attributes:<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>