La varistance est un composant électronique de protection dont le nom vient de la contraction de « variable resistor » (résistance variable). Contrairement à une résistance fixe, sa résistance électrique varie selon la tension appliquée : très élevée en fonctionnement normal, elle chute brutalement dès qu’une surtension dépasse le seuil de claquage.
La varistance est un dispositif semi-conducteur qui présente une relation tension-résistance non linéaire. Cela signifie que pour des niveaux de tension appliqués donnés, la varistance présente des résistances différentes. Par exemple, à basse tension, sa résistance est élevée, et à haute tension, elle a une résistance plus faible. La varistance a également un temps de récupération extrêmement rapide après une tension transitoire.L’essentiel à retenir ℹ️
Une varistance (ou MOV, Metal Oxide Varistor) est un composant semi-conducteur dont la résistance diminue fortement lorsque la tension dépasse un seuil. Elle protège les circuits électroniques contre les surtensions transitoires (foudre, commutations) en dérivant le courant excessif. Fabriquées principalement à base d’oxyde de zinc (ZnO), les varistances réagissent en moins d’une nanoseconde et sont couramment intégrées dans les alimentations, les câblages électriques et les équipements industriels.
Les différents types de varistances
Il existe plusieurs familles de varistances selon le matériau et l’application :
- MOV (Metal Oxide Varistor) : le type le plus répandu, à base d’oxyde de zinc (ZnO). Tension de claquage de 14 V à plusieurs milliers de volts, bidirectionnel, temps de réponse inférieur à la nanoseconde.
- SiC (carbure de silicium) : type plus ancien, utilisé dans des applications haute tension industrielles.
- TVS (Transient Voltage Suppressor) : diode de suppression de transitoires, plus précise que le MOV mais avec une capacité d’absorption d’énergie plus faible.
- Varistances basse tension : disponibles de 5 V à 60 V, pour la protection des circuits logiques et des interfaces de communication.
Qu’est-ce qu’une varistance?
Une varistance est un dispositif à résistance variable utilisé pour la protection contre les tensions et les surtensions. Elle est aussi parfois appelée résistance sensible à la tension. Les varistances sont des composants semi-conducteurs fabriqués principalement à partir d’oxyde de zinc (ZnO) et d’autres oxydes métalliques (d’où l’acronyme MOV : Metal Oxide Varistor). Le carbure de silicium (SiC) est utilisé dans des modèles plus anciens ou spécialisés. Ils sont couramment utilisés pour la protection des circuits électriques contre les hautes tensions et les surtensions. Certains types de varistances sont également appelés suppresseurs de surtensions transitoires (TVSS). Les TVSS sont utilisés pour protéger les circuits et les équipements électriques sensibles contre les surtensions et les pics électriques dommageables, y compris les coups de foudre. Ils protègent également contre les ruptures de tension, les inversions de tension et les transitoires de tension. Les TVSS sont utilisés dans une grande variété d’applications, notamment les alimentations électriques, les systèmes de distribution d’énergie, les équipements de télécommunications, les circuits électroniques et les ordinateurs.Comment fonctionne la varistance ?
Comme mentionné ci-dessus, la varistance a des caractéristiques non linéaires et a donc une relation tension-résistance non linéaire. Cela signifie qu’à basse tension, sa résistance est élevée, et qu’à haute tension, sa résistance est plus faible. La varistance a également un temps de récupération extrêmement rapide après une tension transitoire. La varistance a une relation tension-résistance non linéaire en raison du mécanisme de rupture diélectrique. Si une tension est appliquée aux bornes d’une varistance, un champ électrique est généré à l’intérieur du dispositif, ce qui attire les ions de l’environnement. Lorsque le champ électrique appliqué devient plus fort que le champ d’ionisation, un claquage se produit et des électrons sont libérés. Ce processus se traduit par des tensions différentes aux bornes du dispositif et une relation tension-résistance non linéaire.Propriétés et caractéristiques de la varistance
Temps de réponse
La varistance a un temps de réponse inférieur à une nanoseconde, ce qui est extrêmement rapide par rapport aux autres dispositifs de protection.Sélectivité
La plupart des varistances MOV sont bidirectionnelles : elles conduisent dans les deux sens et réagissent aux surtensions quelle que soit la polarité. C’est une différence clé avec les diodes TVS unidirectionnelles.Stabilité
Bien que la varistance soit très sensible aux variations de tension, elle est très stable face aux variations de température.Plage de tension
Les varistances ont une plage de tension qui varie selon le dispositif. La plage pour les varistances normales est comprise entre 600 et 3600 volts. Cette plage de tension peut être étendue grâce aux différents types de varistances.Capacité de courant
Les varistances ont une capacité de courant qui varie selon le dispositif. La capacité de courant des varistances normales est comprise entre 1 et 100 kiloampères. Cette capacité de courant peut être étendue grâce aux différents types de varistances.Capacité de puissance
Les varistances ont une capacité de puissance qui varie selon le dispositif. La capacité de puissance des varistances normales est comprise entre 1 et 1000 watts. Cette capacité de puissance peut être étendue grâce aux différents types de varistances.Applications des varistances
Les varistances sont utilisées dans une grande variété d’applications, notamment les alimentations électriques, les systèmes de distribution d’énergie, les équipements de télécommunications, les circuits électroniques et les ordinateurs. Elles sont également utilisées pour la protection contre les surtensions dans les câblages électriques, les appareils et autres systèmes électriques. En général, les varistances sont utilisées pour protéger les circuits électriques sensibles contre les hautes tensions et les surtensions électriques. Elles sont également utilisées pour protéger contre les ruptures de tension, les inversions de tension et les transitoires de tension. Les varistances sont également utilisées dans les circuits haute tension pour la régulation de la tension et du courant.Où utilise-t-on les varistances ?
La varistance est un dispositif semi-conducteur (composant actuellement très dur à trouver, notamment dans l’industrie automobile) dont la relation tension-résistance non linéaire en fait un protecteur polyvalent. On la retrouve dans les prises parafoudre, les alimentations à découpage, les onduleurs, les câblages industriels et les équipements de télécommunication. Sa capacité à absorber des impulsions d’énergie élevée tout en se rétablissant quasi instantanément la rend irremplaçable dans les installations soumises à des perturbations électriques fréquentes.
Foire aux questions
Qu’est-ce qu’une varistance et à quoi sert-elle ?
Une varistance est un composant semi-conducteur dont la résistance diminue fortement lorsque la tension appliquée dépasse un seuil. Elle sert à protéger les circuits électroniques contre les surtensions transitoires en dérivant le courant excessif vers la masse, évitant ainsi d’endommager les équipements sensibles.
Quelle est la différence entre une varistance et un parafoudre ?
Le parafoudre est un dispositif de protection globale pour une installation électrique, souvent composé de plusieurs éléments dont des varistances MOV. La varistance est le composant élémentaire intégré dans le parafoudre ou directement dans un circuit imprimé. Le parafoudre offre une protection plus robuste, mais la varistance est plus compacte et moins coûteuse pour des applications ciblées.
Comment choisir la bonne varistance ?
Le choix dépend principalement de trois paramètres : la tension de claquage (supérieure à la tension nominale du circuit), la capacité d’absorption d’énergie (en joules) et le courant de crête admissible (en ampères). Pour un circuit 230 V CA, une varistance avec une tension de claquage de 275 à 320 V est généralement recommandée.
Une varistance peut-elle se dégrader avec le temps ?
Oui, les varistances se dégradent progressivement après chaque absorption d’énergie. Leur seuil de claquage peut baisser et leur courant de fuite augmenter. Dans les installations soumises à des surtensions fréquentes, il est conseillé de les remplacer périodiquement ou d’opter pour des modules parafoudre avec indicateur d’usure.
La varistance est-elle bidirectionnelle ?
La grande majorité des varistances MOV sont bidirectionnelles : elles réagissent aux surtensions quelle que soit la polarité, en courant alternatif comme en courant continu. Certaines diodes TVS sont en revanche unidirectionnelles et ne protègent que dans un sens.
Quelle est la plage de tension des varistances courantes ?
Les varistances standard couvrent une plage allant de quelques volts (pour la protection de circuits logiques) à plusieurs milliers de volts (pour les réseaux de distribution d’énergie). Les modèles pour usage domestique ont généralement une tension de claquage entre 130 V et 400 V.
Peut-on utiliser une varistance pour protéger un équipement informatique ?
Oui. Les alimentations d’ordinateurs et les blocs multiprises de qualité intègrent souvent une varistance MOV pour absorber les pics de tension du réseau électrique. Pour une protection optimale, il est préférable d’utiliser un parasurtenseur certifié plutôt qu’une simple multiprise bas de gamme.
