Varistores (MOV): Funcionamiento, Aplicaciones y Protección de Circuitos

¿Qué es un Varistor y Cómo Funciona?

Definición y Tipos

Un varistor es un componente electrónico con resistencia variable, utilizado comúnmente en circuitos de protección. Un tipo común es el varistor de óxido metálico (MOV), que aprovecha la propiedad de resistencia no lineal del óxido de zinc para formar una resistencia cuya resistencia disminuye a medida que aumenta la tensión aplicada.

Principio de Operación

Cuando se aplica un voltaje pequeño o moderado a través de sus electrodos, solo fluye una corriente muy pequeña, causada por corrientes de fuga inherentes al dispositivo. Cuando se aplica un voltaje elevado, la estructura interna semiconductora (similar a múltiples uniones de diodo) conduce intensamente debido a una combinación de emisión termoiónica y efecto túnel, permitiendo que fluya una gran cantidad de corriente. El resultado de este comportamiento es una curva característica altamente no lineal, donde el MOV presenta una alta resistencia a bajas tensiones y una baja resistencia a altas tensiones.

Aplicaciones y Limitaciones del Varistor

Protección contra Sobretensiones

Cuando la tensión aplicada al varistor está por debajo de su 'voltaje de disparo' (clamping voltage), este actúa casi como un circuito abierto en operación normal, presentando una resistencia muy alta. Por esta razón, los varistores se utilizan fundamentalmente como supresores de picos de tensión transitorios.

El varistor se conecta en paralelo con el circuito que se desea proteger y absorbe los picos de tensión que superan su tensión nominal, derivando la corriente excesiva a tierra o entre líneas. Es importante destacar que el varistor solo suprime picos transitorios. Si se somete a una sobretensión constante (overvoltage), se destruirá. Esto puede ocurrir, por ejemplo, al aplicar 220 VAC a un varistor diseñado para 110 VAC, o al seleccionar incorrectamente el voltaje de entrada en una fuente de alimentación de PC.

Limitaciones y Degradación

Sin embargo, un varistor puede no ser suficiente para limitar la corriente de eventos de alta energía, como la caída de un rayo cercano, donde la energía liberada es mucho mayor de la que puede soportar. Una corriente excesiva puede destruir el varistor instantáneamente. Incluso picos de tensión más pequeños y repetitivos pueden degradarlo con el tiempo, alterando su voltaje de disparo y aumentando su corriente de fuga, lo que limita su confiabilidad a largo plazo.

Su tiempo de respuesta típico es del orden de 5 a 25 nanosegundos, lo cual es muy rápido. Su voltaje de activación (o disparo) suele estar comprendido entre 14 V y 550 V, aunque existen modelos para tensiones superiores.

Características Principales de los Varistores (MOV)

Los varistores, especialmente los de tipo MOV, ofrecen varias ventajas:

• Amplio rango de voltajes de operación: Desde 14 V hasta más de 550 V (RMS), facilitando la selección para aplicaciones específicas.
• Alta capacidad de absorción de energía en relación a su tamaño físico.
• Rápido tiempo de respuesta: Generalmente inferior a 25 ns, actuando casi instantáneamente ante transitorios.
• Bajo consumo en espera (stand-by): Prácticamente nulo cuando la tensión está por debajo del umbral de disparo.
• Baja capacitancia parásita (generalmente): Adecuados para proteger muchos tipos de circuitos sin afectar significativamente la señal, aunque debe considerarse en aplicaciones de alta frecuencia.
• Alto grado de aislamiento eléctrico inicial.