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バリスタ: 回路保護の重要な部品

MOVは、過電圧抑制に使用されるZnOをベースにした非線形デバイスです。このガイドでは、MOVの構造、電圧-電流領域、サージ性能、およびパワーエレクトロニクス、通信回線、産業環境における実際の応用例について説明します。

バリスタ: 回路保護の重要な部品

メタルオキサイドバリスタ (MOV) の概要

A メタルオキサイドバリスタ (MOV) は、通常酸化亜鉛(ZnO)を用いた金属酸化物材料に基づく非線形半導体デバイスです。異常な高電圧に対して急速に抵抗が変化し、電圧を制限してサージエネルギーを吸収します。適用される電圧がブレークダウン閾値以下の場合は、MOVはメガオーム範囲の高抵抗を示し、わずかなリーク電流しか流れません。電圧がブレークダウン閾値を超えると、抵抗は急激にオームレベルに低下し、MOVが大きなサージ電流を流し、下流の回路を過電圧から保護します。一般的なMOVの部品番号には、 LCRR07D391K , LCRR10D561K および LCRR14D471K .

压敏电阻1.jpg

動作原理とV-I特性

压敏电阻2.png

MOVの電圧-電流(V-I)曲線は通常、3つの領域に分けられます:

1. リーク電流領域

事前ブレークダウン領域とも呼ばれます。この領域では、MOV(メタルオキサイドバリアスタ)にかかる電圧はそのクランピング電圧以下です。伝導は熱的に励起された電子によって支配され、MOVは10 MΩ以上の抵抗を持つ絶縁体のように動作します(Rb ≫ Rg)。電流はマイクロアンペアの範囲であり、MOVはオープンサーキットのように見えます。これがその通常の動作状態です。

2. ブレークダウン(動作)領域

クランピング領域とも呼ばれます。クランピングレベルを超える電圧が印加されると、トンネル現象による伝導が発生します(Rb ≈ Rg)。MOVは次のべき乗則に従う強い非線形伝導を示します: I = C × V^α
ただし:

I は MOV における電流です

V は MOV 両端の電圧です

C は工程パラメータに依存する定数です

α は非線形係数(通常 30 から 50 の間)で、MOV の品質を示す重要な指標です

この領域では、小さな電圧の変化が大きな電流の変動を引き起こし、MOV が効果的に電圧サージを抑制し、関連するエネルギーを吸収または分散させます。

3. 上昇領域

サージ電流が ~100 A/cm² を超えると、V-I 特性は ZnO 粒子の抵抗によって支配されます。MOV は線形に動作します:
I = V / Rg
この領域では、MOV が劣化し始め、過電圧保護機能を失う可能性があります。

応答時間と主要パラメータ

MOVの典型的な応答時間は 20–25 ns で、パッケージや素材技術によって異なります。これは テレビダイオード (<1 ns)よりも遅いものの、電力システムやモーターシステムには十分効果的です。適切に選択されたMOVは、回路を損傷から保護するために優れた過電圧サプレッションを提供します。

MOVの主な機能

過電圧保護 :

クラムプは、雷、電力網の変動、またはスイッチング動作による電圧スパイクを抑制し、ICやセンサーなどの敏感な部品への損傷を防ぎます。

サージ抑圧 :

電源入力や通信回線で標準的な8/20 μs波形のサージを抑圧します。サージ電流容量はMOVの直径(例: 7D, 10D, 14D, 20D)とプロセスによって1〜10 kAの範囲です。

エネルギー散逸 :

サージエネルギーを吸収し、内部の粒界伝導を通じて熱に変換します。

双方向保護 :

MOVは非極性であり、正と負のサージに対して対称的に反応できるため、AC/DC保護に最適です。

压敏电阻4.png

アプリケーションシナリオ

1. 電力システム

AC入力 :L/NおよびPE線に設置され、雷サージ保護に使用されます

DC出力 :ロード変動やショート回路によるトランジェントからスイッチングレギュレータを保護します

2. 電子機器

通信機器 :RS-485、Ethernetなどで共通モードノイズと差動モードノイズを吸収します

コンシューマーエレクトロニクス : チャージャーやアダプターに統合され、リチウム電池やメインコントローラーを保護します

3. 産業制御システム

モータードライブ : VFD入力での電圧スパイクを抑えることで、設備の寿命を延ばします

センサー保護 : 〜から保護します エスド および産業環境におけるEMP干渉

4. 新エネルギー・システム

太陽光発電システム :インバータのDC側で雷サージを吸収し、UL 1449に準拠

電気自動車 :充電ステーションやバッテリー管理システムを保護することでEMCを向上

まとめ

優れたコストパフォーマンス比、高いサージ容量、広い互換性を持つことで MOVs 電子機器、電力システム、自動車、再生可能エネルギー分野でのサージ保護において重要な役割を果たします。適切なMOVを選択し、他のデバイスと組み合わせることで、 TVSダイオード ガス放電チューブ(GDT) 雷や過電圧の脅威に対するシステム全体の耐性が大幅に向上します。

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