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【バリスタとは?】使い方・回路記号・等価回路・特性について

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ICなどの素子や電子機器に静電気や雷サージ等の異常電圧が印可されると、誤動作や破壊の原因になります。

その異常電圧を保護する素子としてバリスタがあります。バリスタとは印可する電圧によって抵抗値が変化する素子です。

今回は、バリスタについて図を用いて詳しく説明します。

バリスタとは

バリスタとは
バリスタ(Varistor)とは、印可する電圧によって抵抗値が変化する素子です。

Variable Resistor(変化する抵抗)の略語であり、非直線抵抗、電圧依存性抵抗(VoltageDependentResistor:VDR)とも呼ばれています。

バリスタにかかる電圧が小さいときは抵抗値が高く、バリスタにかかる電圧が大きいときは抵抗値が低くなります。

電圧と電流が比例関係にある抵抗とは異なり、非直線の関係なのが特徴です。また、ツェナーダイオードと異なり電流-電圧特性が対称なので極性がありません。

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バリスタの使い方

バリスタの使い方
電圧によって抵抗値が変化する特性を利用して、静電気からICなどの素子を保護したり、雷サージから電子機器を保護するために使用します。バリスタがないと、静電気や雷サージなどの異常電圧が印可され、誤動作や破壊の恐れがあります。

バリスタに高電圧が印可された時は、バリスタの抵抗値が低くなるため、バリスタに電流が流れます。電流が流れると回路のラインインピーダンスで電圧降下が生じます。その結果、素子や電子機器にかかる電圧を低くすることができます。

バリスタの回路記号

バリスタの回路記号
同じバリスタでも様々な回路記号があります。ネットや特許などで見かけた回路記号をまとめたのが上図です。
一番左のZのような回路記号が一番見かけます。

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バリスタの等価回路

バリスタの等価回路
バリスタの等価回路は2つのツェナーダイオードを逆向き接続したものにコンデンサを並列接続させた構成になります。
等価回路から以下の特徴が分かります。

  • バリスタにはコンデンサ成分がある
  • バリスタにかかる電圧が低く、バリスタが高抵抗の時は数10pF~数1000pFの静電容量があります。

  • バリスタには極性がない
  • ツェナーダイオードが逆向き接続されています。そのため、バリスタは極性をもちません。

バリスタの特性

バリスタの特性
バリスタの特性は上図のようになります。

バリスタにかかる電圧とバリスタに流れる電流の特性が赤線です。バリスタにかかる電圧が低いときは高抵抗、高いときは低抵抗になります。

バリスタ特性は

$$ I=KV^α$$
の式で表されます。

Kは素子固有の定数です。
αは電圧非直線係数です(α係数とも呼ばれます)。

低抵抗から高抵抗に移行する点を屈曲点といいます。その屈曲点以降の曲率を表すのが電圧非直線係数αです。電圧非直線係数αは酸化亜鉛ZnOを使用したものが他の種類のバリスタに比べて大きく優れており、ツェナーダイオードに近い値となっています。

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