Tìm hiểu về tụ chống sét

Tụ chống sét là gì?

Tụ chống sét, tiếng Anh là varistor, là một thiết bị bán dẫn có 2 cực thụ động được sử dụng để bảo vệ mạch điện tử.

Không giống như cầu chì hoặc bộ ngắt mạch bảo vệ quá dòng, tụ chống sét bảo vệ quá điện áp bằng cách kẹp điện áp tương tự như diode zener.

Hiện nay phần thân của tụ chống sét được làm bằng vật liệu bán dẫn nên nó được xem như là điện trở bán dẫn có điện áp đối xứng và đặc tính dòng điện phù hợp cho cả ứng dụng điện áp xoay chiều lẫn 1 chiều.

Tụ chống sét có bề ngoài và kích thước giống như tụ điện nên thường bị nhầm lẫn. Khác nhau giữa 2 loại này là tụ điện không thể ngăn điện áp tăng cao giống như tụ chống sét. Khi điện áp tăng cao trong mạch điện sẽ là một thảm họa, chính vì thế tụ chống sét giữ một vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các mạch điện tử khỏi quá áp.

Ký hiệu của tụ chống sét

Trước đây, tụ chống sét có ký hiệu là 2 diode đối song với nhau như hình bên dưới, bởi vì tính năng của nó giống như diode ở cả 2 hướng của dòng điện.

Tuy nhiên, sau này ký hiệu đó được sử dụng cho DIAC. Và ký hiệu của tụ chống sét được thể hiện như hình bên dưới.

Nguyên lý của tụ chống sét

Không giống như biến trở có giá trị điện trở thay đổi từ cực tiếu đến cực đại, giá trị điện trở của tụ chống sét thay đổi tự động theo điện áp. Tụ chống sét có 2 yếu tố bán dẫn có tác dụng bảo vệ quá áp trong mạch điện.

Sự thay đổi điện áp làm thay đổi giá trị điện trở là do thành phần cấu tạo của nó. Trong điều kiện thường, điện trở của tụ chống sét rất cao. Nhưng khi điện áp kết nối được đẩy lên cao thì điện trở trong mạch ngay lập tức được đẩy xuống thấp. Các tụ chống sét chỉ đơn giản là thêm điện năng vào nguồn. Khi xung điện áp hoặc xung gai xuất hiện, các tụ chống sét sẽ làm ngắt mạch và bảo vệ các thiết bị. Chính vì thế nó rất phù hợp để bảo vệ quá áp trong các mạch nhạy cảm.  

Các loại tụ chống sét

Người ta phân loại dựa vào vật liệu cấu tạo nên phần thân. Có 2 loại phổ biến nhất là:

Tụ chống sét Silicon Carbide: Như tên gọi của nó, phần thân của loại này được làm bằng Silicon Carbide (SiC). Trước đây khi loại MOV chưa tung ra thị trường thì loại này được sử dụng rất nhiều. Bây giờ thì loại này được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng năng lượng cao hoặc điện áp cao.

Tụ chống sét oxit kim loại (MOV): Bởi vì tụ chống sét SiC có những hạn chế nên loại này đã được phát triển. Nó giúp bảo vệ điện áp rất tốt và được sử dụng khá phổ biến hiện nay.

Phần thân của loại này được làm bằng oxit kim loại, chủ yếu là hạt kẽm oxit chiếm 90%, 10% còn lại là oxit các kim loại khác như coban, bitsmuth và mangan. Tất cả được ép thành một khối. Sau đó khối này được kẹp giữa 2 tấm kim loại.

10% oxit kim loại của bismuth coban và mangan có tác dụng như một tác nhân liên kết các hạt oxit kẽm giúp giữ ổn định ở giữa hai tấm kim loại. Các chân đưa ra ngoài được nối với hai tấm kim loại.

Bạn có thể tham khảo cấu tạo ở hình bên dưới

Ưu điểm chính của MOV so với SiC là loại này rò rỉ dòng điện thấp ở điều kiện hoạt động bình thường.