Los varistores, o resistencias dependientes del voltaje, son poco conocidas y utilizadas por los aficionados a la electrónica. Gracias a sus características peculiares, resultan óptimamente adecuados para proteger los circuitos electrónicos y los semiconductores contra voltajes excesivos.
Para comprender mejor estos componentes útiles, este artículo describe cómo funcionan, sus características y también proporciona algunos ejemplos típicos de aplicaciones.
Qué es el Varistor
Un varistor es un elemento que protege contra posibles sobretensiones de una red eléctrica o una fuente de alimentación. Los semiconductores de las fuentes de alimentación son, de hecho, muy vulnerables a las sobretensiones. Incluso los pulsos breves u ondas de choque pueden destruir muchos componentes: transistores, puente de diodo, etc.
Se clasifican por convenio como «resistencias no lineales» y están compuestos de carburo de silicio, óxido de zinc u óxido de titanio. Los gránulos de estos materiales se sinterizan a alta temperatura, para formar una vitrocerámica.
Una calidad sobresaliente de los varistores es la característica simétrica que vincula su resistencia a las variaciones en el voltaje aplicado a sus terminales; es decir, funciona independiente de la polaridad.
Por su estructura estos componentes resultan perfectamente adecuados para corrientes alternas, con las que no es posible utilizar diodos de protección.
Historia y descubrimiento
El varistor, también conocido como VDR (Voltage Dependent Resistor), es un componente electrónico que juega un papel fundamental en la protección de los circuitos eléctricos contra fluctuaciones de voltaje e intensidad.
La historia del varistor se remonta a la década de 1950, cuando fue descubierto por accidente por el científico japonés Takeo Ohmori. Mientras investigaba materiales semiconductores en el laboratorio de la compañía Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Ohmori notó que ciertos óxidos metálicos presentaban una variación abrupta en su resistencia eléctrica cuando se sometían a cambios bruscos en el voltaje.
Este descubrimiento llevó al desarrollo y perfeccionamiento del varistor como un dispositivo capaz de proteger los circuitos electrónicos contra sobretensiones y picos de corriente. Su funcionamiento se basa en su capacidad para cambiar su resistencia eléctrica rápidamente cuando se excede un determinado valor de voltaje, limitando así la cantidad de energía que llega al circuito protegido.
En la actualidad, los varistores se utilizan ampliamente en una variedad de aplicaciones electrónicas, desde fuentes de alimentación hasta sistemas de telecomunicaciones. Su capacidad para absorber y disipar grandes cantidades de energía transitoria los convierte en componentes esenciales para garantizar la integridad y durabilidad de los dispositivos electrónicos frente a condiciones adversas.
En resumen, el descubrimiento del varistor ha sido crucial para el avance y desarrollo continuo del campo electrónico. Su capacidad para proteger los circuitos contra fluctuaciones indeseadas en el voltaje y la intensidad ha sido fundamental para garantizar un funcionamiento seguro y confiable de los dispositivos electrónicos en diversas aplicaciones.
Funcionamiento
Para comprender de mejor manera el funcionamiento de un varistor, puede considerarse como si fuera un par de diodos Zener conectados a polaridades opuestas. Por debajo de un cierto voltaje, la corriente es baja porque la resistencia es alta. Cuando la tensión aumenta, la resistencia disminuye o la corriente aumenta con la ley exponencial.
La utilización de ciertos tipos de varistores se hace conociendo algunos datos, tales como:
– El nivel de tensión de «rodilla», es decir, la tensión a la que el varistor comienza a funcionar. La característica de la rodilla es una función del material utilizado: los varistores de óxido de zinc, por ejemplo, tienen una rodilla más pronunciada que los tipos de carburo de silicio, mientras que los varistores de óxido de titanio tienen un nivel de rodilla relativamente bajo.
– La radiación beta, una constante menor para los varistores de óxido de zinc, lo que significa que incluso un pequeño aumento en el voltaje provoca un gran aumento en la corriente, una protección para los semiconductores.
– Máxima corriente de pico, que es la energía impulsiva máxima que el componente puede disipar, lo cual es un parámetro muy importante en los circuitos de protección.
– Posibilidad de carga continua, un factor importante cuando el varistor se usa en un circuito regulador o en presencia de pulsos de alta frecuencia.
Sus Aplicaciones
El varistor se comporta como un diodo zener simétrico que corta las sobretensiones más allá de una tensión de umbral. Los picos de corriente soportados por un varistor son mucho más altos que un semiconductor, zener o transil.
Debido a sus características, estos dispositivos se utilizan particularmente para la supresión de perturbaciones impulsivas de alta energía, como las producidas por rayos o las causadas por la interrupción de cargas inductivas. Estas interrupciones pueden deberse a la acción de un interruptor (también magnético), un fusible o un semiconductor.
También funcionan de forma oportuna en la protección de un tiristor en un relé electrónico, pues suprime las perturbaciones en la fuente y las perturbaciones de origen externo.
Algunas otras aplicaciones del varistor incluyen: a) protección de contactos, similar a la protección de un tiristor; b) protección del colector de un motor de corriente continua; c) protección de un circuito puente con carga inductiva; y d) regulación o limitación de voltaje (corte de pico).
Ventajas
Una de las principales ventajas del varistor es su capacidad para absorber y disipar rápidamente la energía generada por sobretensiones, evitando daños a los dispositivos conectados. Además, son fáciles de instalar y no requieren mantenimiento.
Desventajas
Sin embargo, también existen algunas desventajas asociadas con el uso de varistores. Por ejemplo, tienen una vida útil limitada y pueden perder su capacidad de respuesta con el tiempo. Además, su rendimiento puede verse afectado por condiciones ambientales extremas como altas temperaturas o humedad.
Fabricantes
En cuanto a los fabricantes más conocidos de varistores, destacan marcas como EPCOS (parte del grupo TDK), Littelfuse y Bourns. Estas empresas tienen una larga trayectoria en la fabricación de componentes electrónicos confiables y cuentan con una amplia gama de productos para satisfacer las necesidades del mercado.