وریستور(varistor) یکی از مهم‌ترین قطعات الکترونیکی برای حفاظت از مدارهای الکتریکی در برابر آسیب احتمالی ناشی از نوسانات ولتاژ به خصوص اضافه ولتاژهای گذرا است. این قطعه به عنوان مقاومت وابسته به ولتاژ عمل می‌کند و به صورت دینامیکی، مقاومت خود را با تغییرات ولتاژ تنظیم می‌کند و می تواند از دستگاه‌های الکترونیکی حساس حفاظت کند. وریستور اکثرا در بخش ورودی مدارات برای حفاظت اضافه ولتاژ استفاده می‌شود. در این مقاله به بررسی مفهوم وریستورها، نحوه عملکرد آنها و مزایا و کاربردهای آنها پرداخته می‌شود.
بیشتر بخوانید: مقاومت الکتریکی چیست؟
وریستور چیست؟
وریستور که مخفف عبارت مقاومت متغیر(variable resistor) است، یک قطعه الکترونیکی است که دارای نمودار مقاومت-ولتاژ غیرخطی می‌باشد. برخلاف مقاومت‌های معمولی که مقدار مقاومت آنها همواره ثابت است، مقاومت دو سر وریستور با توجه به ولتاژ دو سر آن تغییر می‌کند. وریستورها معمولاً از یک ماده نیمه‌هادی مانند اکسید روی (ZnO) ساخته می شوند و در شکل‌های مختلفی از جمله دیسکی شکل، استوانه‌ای و smd در دسترس هستند. در تصویر زیر انواع وریستور در پکیج‌های مختلف را مشاهده می‌فرمایید:
نحوه عملکرد وریستور
مقاومت وریستور با تغییر ولتاژ دو سر آن تغییر می‌کند. در ولتاژهای کاری معمولی و نامی مدار، وریستور مقاومت نسبتاً بالایی از خود نشان می‌دهد و بنابراین جریان، به مقدار بسیار کم اجازه عبور از آن را خواهد داشت. با این حال، هنگامی که این قطعه در معرض افزایش ولتاژ یا اضافه ولتاژ گذرای بیش از مقدار مجاز ولتاژ وریستور قرار می‌گیرد، مقاومت آن به طور قابل توجهی کاهش یافته و جریان بزرگی را از خود عبور می‌دهد. نماد الکترونیکی وریستور را در تصویر زیر می‌بینید:
وریستور چگونه از مدار محافظت می‌کند؟
وریستور به طور معمول در بخش ورودی مدار و به عنوان یک محدودکننده ولتاژ عمل می‌کند. معمولا این قطعه به همراه یک فیوز برای حفاظت از اضافه ولتاژ ورودی به صورت تصویر زیر در مدار قرار می‌گیرد. برای درک عملکرد این مدار می‌توان گفت در حالت عادی و داشتن ولتاژ ورودی مناسب، وریستور به صورت مدار باز است و جریان ورودی مدار از طریق فیوز تامین می‌شود. هنگامی که ولتاژ ورودی مدار از ولتاژ مجاز وریستور بالاتر برود، وریستور اتصال کوتاه شده و این جریان اتصال کوتاه باعث سوختن فیوز می‌شود. عملا تحت این شرایط، مدار محافظت شده، ولتاژ بالاتر را دریافت نخواهد کرد و فیوز و گاها وریستور می‌سوزند تا مدار سالم بماند.
کاربرد وریستور
کاربرد اصلی وریستورها در دستگاه‌هایی مانند ورودی منابع تغذیه، برقگیرها و حذف کننده‌های ولتاژ گذرا (TVSS) است. همچنین از وریستور معمولاً در سیستم‌های توزیع برق، لوازم الکترونیکی و لوازم خانگی، تجهیزات مخابراتی و ماشین آلات صنعتی استفاده می‌شود. وریستورها در برابر نوسانات برق و افزایش ولتاژهای گذرا که می‌توانند برای مدارهای الکتریکی خطرآفرین باشند، حفاظت مناسبی را ارائه می‌دهند.
مزایای وریستور
مزایای استفاده از وریستورها برای حفاظت مدار بسیار زیاد است. وریستورها می توانند به سرعت به نوسانات ولتاژ پاسخ دهند و خطر آسیب به قطعات حساس را به حداقل برسانند. آن ها همچنین قابلیت اطمینان بالایی داشته و طول عمر عملیاتی زیادی دارند. علاوه بر این، می توان به راحتی وریستورها را به مدارات مختلف جهت حفاظت از افزایش ولتاژ ورودی اضافه کرد. وریستورها از اجزای ضروری در مدارهای الکتریکی هستند که به عنوان محافظ در برابر اضافه ولتاژهای گذرا و نوسانات ولتاژ عمل می‌کنند و توانایی آن ها در تنظیم دینامیکی مقاومت خود متناسب با تغییرات ولتاژ، حفاظت مناسبی را برای دستگاه‌های الکترونیکی حساس ایجاد می‌کند. بنابراین، استفاده از این قطعه در مدارات الکترونیکی به خصوص مداراتی که تغذیه ورودی با ولتاژ بالا دارند، بسیار مهم و ضروری می‌باشد.
جمع بندی
در این مقاله، نکات مهمی برای آشنایی با وریستورها و انواع مختلف وریستور ارائه شد. شکل مداری و ویژگی‌های عملکردی آن به طور کامل توضیح داده شد و یک مدار حفاظتی شامل وریستور معرفی گردید. در نهایت، مزایا و کاربردهای مختلف این قطعه در مدارات الکترونیکی به طور کامل توضیح داده شد. تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد وریستورها و انواع دیگر مقاومت‌های متغیر به طور کامل در دوره جامع آموزش الکترونیک بررسی کرده ایم.
در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.
منابع: EE Power Electronics Tutorials
