바리스터(Varistor)

바리스터(Varistor)란?

바리스터는 전압 의존성 비선형 저항기로, 전압이 일정 값 이상으로 상승하면 저항이 급격히 낮아져 과전압을 방지합니다. 주로 서지 보호기, 전기적 노이즈 필터링, 과전압 방지 등에 사용됩니다.

1. 바리스터의 개념

바리스터는 전압에 따라 저항값이 크게 변하는 반도체 소자입니다. 주로 비선형 저항 특성을 이용해 과전압을 흡수하거나 차단함으로써 전기 회로를 보호합니다. 일반적으로 금속 산화물로 만들어지며, ZnO(산화 아연) 등이 주로 사용됩니다.

 

2. 바리스터의 작동 원리

바리스터는 평상시에는 높은 저항값을 유지하다가, 전압이 특정 임계값을 넘으면 저항값이 급격히 낮아져 전류를 흘려보내면서 과전압을 방지합니다. 이 과정에서 전압이 일정 수준 이하로 떨어지면 다시 높은 저항 상태로 돌아갑니다.

 

3. 바리스터의 종류

바리스터는 주로 금속 산화물 바리스터(MOV)와 실리콘 카바이드 바리스터로 나눌 수 있습니다.

• 금속 산화물 바리스터 (MOV): ZnO를 주로 사용하며, 전기적 특성이 우수하고 가격이 저렴해 널리 사용됩니다.
• 실리콘 카바이드 바리스터: 고온 환경에서 뛰어난 성능을 발휘하지만 가격이 상대적으로 높습니다.

 

4. 바리스터의 활용

바리스터는 가정용 전자기기, 산업용 기기, 통신 장비 등 다양한 분야에서 서지 보호기로 사용됩니다.

• 가정용: 전자제품의 보호 회로에 사용되어 갑작스러운 전기 서지로부터 기기를 보호합니다.
• 산업용: 대형 기계 및 설비에서 사용되어 과전압으로 인한 기기 손상을 방지합니다.
• 통신 장비: 네트워크 장비에서 전기적 손상을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

5. 바리스터 선택 시 고려 사항

• 전압 특성: 보호하고자 하는 회로의 동작 전압과 서지 전압을 고려해야 합니다.
• 에너지 흡수 능력: 반복적인 서지를 흡수할 수 있는 용량이 필요합니다.
• 반응 속도: 서지 발생 시 빠르게 반응하여 회로를 보호할 수 있어야 합니다.

 

바리스터(Varistor) 용어 개념

 

1. 동작 전압 (Working Voltage, VW)

• 최대 연속적인 DC 전압
• 바리스터가 파괴 없이 항상 사용 가능한 전압
• 소자 양단의 누설전류를 측정하는 기준 전압

 

2. 바리스터 전압 (Breakdown Voltage, VB)

• 1mAdc를 인가할 때의 소자 양단 전압
• 소자가 절연체에서 도체로 변환되는 시작점

 

3. 정전 용량 (Capacitance, Cp)

• 주파수 1MHz 또는 1kHz, 0.5~1Vrms에서 측정
• 주파수 필터 역할 가능
• 바리스터의 주 조성인 ZnO로 인해 나타나는 현상

 

4. 제한 전압 (Clamping Voltage, VC)

• 특정 파형의 전류를 인가할 때 소자가 제한하는 전압
• 회로의 내전압보다 낮아야 함

 

5. 최대 써지 전류 (Surge Peak Current, IP)

• 특정 파형의 순간 과전류에 대해 소자가 견딜 수 있는 최대 전류

 

6. 최대 에너지 내량 (Transient Energy, ET)

• 특정 파형의 순간 과전류에 대해 소자가 견딜 수 있는 최대 에너지

 

7. 정전기 방전 (Electro-static Discharge, ESD)

• 순간적으로 발생하는 과전압
• 최대 Peak 발생 시간: 0.7 ~ 1.0ns, 소멸 시간: 최대 60ns
• ESD 흡수 능력은 소자의 원료 조성에 따라 달라짐

 

바리스터의 주요 특징

 

1. 비선형 저항 특성

바리스터는 전압이 낮을 때는 높은 저항을 유지하고, 전압이 임계값을 초과하면 저항이 급격히 낮아집니다. 이 비선형 특성은 과전압 상황에서 효과적으로 전류를 흘려보내어 회로를 보호합니다.

2. 고속 반응 시간

바리스터는 매우 빠르게 반응하여 서지 전압이 회로에 도달하기 전에 이를 차단합니다. 이 특성 덕분에 전자기기와 회로가 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.

 

3. 높은 에너지 흡수 능력

바리스터는 큰 에너지를 흡수할 수 있어 반복적인 서지에도 안정적으로 작동합니다. 이는 주로 산업용 기기와 같이 고에너지 환경에서 중요합니다.

 

4. 다양한 크기와 형태

바리스터는 다양한 크기와 형태로 제공되어 각종 전자기기와 회로에 맞춤형으로 적용할 수 있습니다. 소형 가전제품에서부터 대형 산업 설비에 이르기까지 널리 사용됩니다.

 

5. 신뢰성과 내구성

바리스터는 장시간 안정적인 성능을 유지하며, 반복적인 과전압 상황에서도 신뢰성을 잃지 않습니다. 이러한 특성은 전기 및 전자 장비의 수명을 연장하는 데 기여합니다.

 

요약

바리스터는 전압이 임계값을 초과하면 저항이 급격히 낮아져 과전압을 방지하는 비선형 저항기입니다. 주요 특징으로는 비선형 저항 특성, 고속 반응 시간, 높은 에너지 흡수 능력, 다양한 크기와 형태, 신뢰성과 내구성, 사용 용이성이 있습니다. 주로 가정용 전자기기, 산업용 기기, 통신 장비 등에서 서지 보호기로 사용됩니다. 바리스터는 전기 회로의 안정성과 장비의 수명을 크게 향상시킬 수 있는 부품입니다.