Überspannungsschutz Varistor

Der Varistor verdankt seinen Namen den englischen Begriffen "variable resisitor". Er besteht eigentlich aus einer Vielzahl von parallel und in Reihe geschalteten bidirektional arbeitenden Dioden, die im Sperrbetrieb betrieben werden. Während anfänglich Siliciumcarbid-Varistoren eingesetzt wurden, werden heute vornehmlich Zinkoxid-Varistoren verwendet.

technischer Aufbau eines Varistors

Der gesinterte Werkstoff der Zinkoxid-Varistoren besteht zu 90% aus Zinkoxid und zu 10% aus anderen Metalloxiden. Der Varistor-Effekt entsteht bei der Sinterung an den Granzen zwischen zwei Zinkoxidkörnern. Eine Vielzahl vo solchen Microvaristoren ergibt den Varistor, der mit zunehmender Fläche ein größeres Ableitvermögen erreicht. Mit dicker werdenden Varistorscheiben werden der Schutzpagel und die Nennspannung höher, da sich die Zahl der in Reihe geschalteten Microvaristoren, die jeweils einen Spannungsabfall von 4V hervorrufen, erhöht. Varistoren haben eine symmetrische Strom-Spannungs-Kennlinie. Ihr Widerstand nimmt mit steigender Spannung ab, so dass sie bei hohen Spannungen ein gutes Ableitevermögen aufweisen.

U-/I-Kennlinie eines Varistors

Nachteilig beim Einsatz als Überspannungsschutz sind das mittlere Absorbtionsvermögen, die Alterung und die relativ hohe Eigenkapazität. Sehr häufige oder sehr energiereiche Ableitungen bis hin zum Granzableitstrom lassen die beschriebenen Diodenkörner durchlegieren. Auch spielt die Steilheit der abzuleitenden Impulse bei dieser Alterung eine Rolle. Im Ergebnis dessen sperrt der Varistor im Bereich seiner Nennspannung nicht mehr ausreichend. Die Folge davon ist eine starke Erwärung aufgrund des stattfindenden Stromflussen durch das Bauelement. Es ist deshalb Stand der Technik, dass Varistoren auf ihre Temperaturentwicklung hin überwacht werden.

Für hochfrequente Datenübertragungen lassen sich Varistoren aufgrund ihrer hohen Eigenkapazität nicht einsetzen. Gemeinsam mit der Induktivität der angeschlossenen Drähte bilden sie einen Tiefpass, der die hochfrequenten Signale herausfiltert. Bis hin zu 30kHz ist die Verwendung von Varistoren jedoch unbedenklich.

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