وریستور یکی از عناصر الکترونیکی فعال است که در سیستم های الکتریکی و الکترونیکی استفاده می شود. ویرستورها توانایی تغییر مقاومت الکتریکی خود را با تغییر ولتاژ ورودی دارند، به عبارتی دیگر، مقاومت آن ها به صورت غیرخطی و تابعی از ولتاژ عمل می کند. این خاصیت منحصر به فرد ویرستورها، آن ها را به عنوان عناصر حفاظتی در برابر ولتاژهای اضافی و نوسانات ناخواسته در مدارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می دهد.
ویرستورها می توانند در محافظت از اجزای الکترونیکی مانند رله، ترانزیستورها، میکروکنترلرها و سایر مدارها در برابر ولتاژهای اضافی، افزایش ناگهانی ولتاژ و تغییرات ولتاژ ناخواسته مورد استفاده قرار گیرند.
در این مقاله، به بررسی و توضیح وریستور و کاربردهای آن و همچنین نماد وریستور در مدار می پردازیم و به طور کامل به سوال وریستور چیست؟ پاسخ می دهیم.
وریستور چیست؟
وریستور در سیستم های الکتریکی و الکترونیکی به عنوان یک عنصر حفاظتی در برابر ولتاژهای اضافی و نوسانات ناخواسته استفاده می شود. واژه “وریستور” از ترکیب کلمات واژه‌های “متغیر” (Variable) و “مقاومت” (Resistor) تشکیل شده است، به این معنی که مقاومت آن به صورت غیرخطی و تابعی از ولتاژ عمل می کند.
ساختار وریستور از دو لایه سرامیکی با خواص مختلف تشکیل شده است که بین آن ها یک لایه اکسید فلزی واقع شده است. ماده اکسید فلزی معمولاً مخلوطی از اکسید روی (ZnO) و دیگر عناصر اضافی است. این ترکیبات، وریستور را قادر به تغییر مقاومت الکتریکی خود با تغییر ولتاژ ورودی می سازد.
عملکرد این قطعه بر اساس اثر “زنر” (Zener) است که به تغییر مقاومت الکتریکی مواد نیمه رسانا با تغییر ولتاژ اشاره دارد. زمانی که ولتاژ ورودی به حداکثر مقدار مشخصی برسد، وریستورها به طور غیرخطی مقاومت خود را کاهش می دهند و به عنوان یک مسیر عبور برای جریان اضافی عمل می کنند. این ویژگی به وریستورها امکان فراهم کردن مسیری آسان برای تخلیه سریع انرژی اضافی می دهد و در نتیجه سیستم های الکترونیکی را در برابر خطراتی مانند افزایش ناگهانی ولتاژ، تغییرات ولتاژ ناخواسته و سوفرلود (سیگنال های با امپدانس بالا) محافظت می کند.
وریستورها در محدوده ولتاژی خاصی عمل می کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از حداکثر مقدار خود مقاومت کمتری دارند. این ویژگی باعث می شود که وریستورها به عنوان محافظ حداکثر ولتاژ در مدارهای الکترونیکی و قدرت استفاده شوند. وریستورها به صورت فراوان در صنایع الکترونیک، ارتباطات، صنایع خودروسازی و سایر صنایع استفاده می شوند. طراحی و استفاده از وریستورها به منظور حفظ و محافظت از اجزای الکترونیکی مانند ترانزیستورها، رله ها، مدارهای قدرت، میکروکنترلرها و تجهیزات اندازه گیری بسیار اهمیت دارد.
وریستور و کاربردهای آن
بعد از پاسخ دادن به سوال وریستور چیست؟ می خواهیم به بررسی وریستور و کاربردهای آن بپردازیم. وریستورها به عنوان عناصر حفاظتی در برابر ولتاژهای اضافی و نوسانات ناخواسته در سیستم های الکترونیکی و الکتریکی استفاده می شوند. کاربردهای ویرستورها عبارتند از:
- حفاظت در مدارهای قدرت: وریستورها در مدارهای قدرت برای محافظت از اجزای الکترونیکی در برابر ولتاژهای اضافی و نوسانات ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها می توانند در مدارهای تغذیه، ترانس ها، ترانزیستورهای قدرت و دستگاه های الکترونیکی مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
- حفاظت در تجهیزات اندازه گیری: وریستورها در تجهیزات اندازه گیری حساس، مانند آمپرمترها، ولت مترها و اسیلوسکوپ ها، برای حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ و ولتاژهای اضافی استفاده می شوند. این کاربرد به دقت و صحت اندازه گیری ها کمک می کند.
- حفاظت در سیستم های ارتباطی: وریستور در تجهیزات ارتباطی مانند مودم ها، روترها، تلفن های همراه و سیستم های شبکه برای محافظت در برابر نوسانات ولتاژ و ولتاژهای اضافی استفاده می شود. این ویژگی به حفظ پایداری و عملکرد صحیح سیستم های ارتباطی کمک می کند.
- حفاظت در صنایع خودروسازی: وریستورها در صنایع خودروسازی برای محافظت از سیستم های الکترونیکی خودروها در برابر نوسانات ولتاژ، تغییرات ولتاژ ناخواسته و سوفرلود استفاده می شوند. این کاربرد به افزایش عمر و عملکرد صحیح سیستم های الکترونیکی خودرو کمک می کند.
- حفاظت در صنایع صوتی و تصویری: وریستورها در سیستم های صوتی و تصویری مانند اسپیکرها، تلویزیون ها، رادیوها و تجهیزات صوتی و تصویری دیگر برای محافظت در برابر نوسانات ولتاژ و افزایش ناگهانی ولتاژ استفاده می شوند. این کاربرد به حفظ کیفیت صدا و تصویر و جلوگیری از خرابی تصویرها و تجهیزات صوتی کمک می کند.
نحوه قرارگیری وریستور در مدار
بعد از بررسی وریستور و کاربردهای آن می خواهیم نحوه قرارگیری وریستور در مدار را بررسی کنیم. وریستورها معمولاً به عنوان عناصر محافظتی در مدارها قرار می گیرند. نحوه قرارگیری وریستور در مدار بستگی به کاربرد و نوع وریستور دارد. اما در اغلب موارد، وریستورها به یکی از دو روش زیر در مدار قرار داده می شوند:
قرارگیری موازی (Parallel Placement) : در این روش، وریستور به صورت موازی با قطعات برد الکترونیکی در مدار قرار می گیرد. این روش برای حفاظت از اجزای الکترونیکی در برابر ولتاژهای اضافی استفاده می شود. وریستورها به عنوان یک مسیر جانبی برای جذب ولتاژ اضافی عمل می کنند و در صورت افزایش ولتاژ به فوق حد مجاز، مسیر را باز و اجزای داخلی را از خطر آسیب جدی محافظت می کنند.
قرارگیری سری (Series Placement) : در این روش، وریستورها به صورت سری با اجزای الکترونیکی دیگر در مدار قرار می گیرند. این روش برای کنترل ولتاژهای نوسانی و تنظیم ولتاژ استفاده می شود. وریستور به عنوان یک مقاومت تغییری در مدار عمل می کند و با تغییر مقاومت خود، ولتاژ را تنظیم می‌نماید.
در هر حالت، برای قرارگیری وریستورها در مدار، اتصالات صحیح باید رعایت شود. اتصالات وریستورها به سایر اجزای مدار بستگی به نوع وریستور و شمایل مدار دارد.
نشانه های سوختن یا خرابی وریستور
وریستورها معمولاً در صورت خرابی یا سوختن علائمی را نشان می دهند که می تواند به خرابی آن ها اشاره کند. برخی از نشانه های خرابی یا سوختن وریستور عبارتند از:
- تغییر رنگ: رنگ وریستورها ممکن است در صورت سوختن یا خرابی، تغییر کنند. به عنوان مثال، ممکن است رنگ وریستورها از قهوه ای به قرمز یا سیاه تغییر کند. این تغییر رنگ معمولاً نشانه ای از خرابی دائمی قطعه است.
- بوی سوختن: در صورت سوختن وریستورها، ممکن است بوی سوختن یا بوی غیرعادی از آن تشخیص داده شود. این بو معمولاً نشانه ای از خرابی جدی وریستور است.
- افزایش مقاومت: در برخی موارد، پس از خرابی ممکن است مقاومت ویرستورها افزایش یابد. این افزایش مقاومت می تواند باعث کاهش عملکرد قطعه و تغییرات در مدارها شود.
- عدم عملکرد: در صورت خرابی وریستور، ممکن است عملکرد آن تحت تأثیر قرار گیرد و نتواند وظایف خود را به درستی انجام دهد.
در صورت مشاهده هر یک از این نشانه ها، توصیه می شود وریستور را از مدار جدا و جایگزینی سالم برای آن استفاده کنید. همچنین، قبل از استفاده از وریستورها، بهتر است دستورالعمل ها و نکات توصیه شده توسط تولیدکننده را بررسی کنید تا از خرابی وریستورها جلوگیری شود.
جمع بندی
در این نوشته به طور کامل توضیح دادیم وریستور چیست؟ به طور کلی، وریستورها به عنوان اجزای الکترونیکی با قابلیت تغییر مقاومت، کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارند و به دلیل ویژگی های خاص خود، بهبود و کنترل عملکرد سیستم های الکترونیکی را ممکن می سازند. پیش از کار با این قطعه بهتر است با نماد وریستور در مدار و نحوه قرارگیری وریستور در مدار به طور کامل آشنا شوید تا بتوانید به درستی از آن استفاده کنید. در ضمن برای تهیه قطعات با کیفیت حتما از شرکت های معتبری که به صورت حرفه ای در زمینه واردات قطعات الکترونیک فعالیت دارند مانند شرکت رسام، خرید کنید.