Symboles Varistance Expliqués : Protection des Circuits et Applications Pratiques

Imaginez : vous travaillez sereinement sur votre projet électrique, quand soudain surgissent des surtensions. Panique ! Car cela endommage gravement le circuit. Heureusement, la varistance (varistor) est le composant idéal pour parer à cela. Inconnu au bataillon ? Une varistance est un composant électronique dont la résistance électrique varie avec la tension appliquée. Le symbole de varistance représente ce composant sur un schéma : une diagonale traversant un rectangle avec une petite section ajoutée. Nous y reviendrons. Voici tout ce qu'un débutant doit savoir.

Qu'est-ce qu'une Varistance ?

Varistance = Variable + Résistance. On l'appelle aussi VDR (Voltage Dependent Resistor / Résistance Dépendante de la Tension). Ce composant semi-conducteur à deux bornes protège les appareils électroniques contre les surtensions transitoires : sa résistance change spontanément selon la tension à ses bornes.

Quand la tension aux bornes de la varistance augmente, sa résistance diminue. Une hausse brutale de tension provoque une chute drastique de la résistance.

Puisque la varistance protège contre les surtensions et fluctuations, il faut la placer en dérivation (shunt) avec le dispositif protégé. Elle ressemble à la diode par sa caractéristique courant-tension non linéaire et non ohmique, mais diffère car elle présente un comportement identique dans les deux sens de parcours de la tension.

À l'origine, on construisait les varistances en combinant deux redresseurs (oxyde de germanium ou de cuivre) en antiparallèle. Aujourd'hui, on utilise des matériaux céramiques à oxydes métalliques combinés. Ces matériaux exhibent un comportement directionnel à l'échelle microscopique : on parle de MOV (Metal Oxide Varistor / Varistance à Oxyde Métallique). Les rhéostats et potentiomètres sont des exemples de varistances.

Symboles de Varistance

Le symbole standard montre une diagonale traversant le rectangle du résistateur, avec une petite section ajoutée à l'une des extrémités, indiquant la nature non linéaire. D'autres symboles existent, mais celui-ci est le plus utilisé et normalisé.

Caractéristiques d'une Varistance

Une résistance dépendante de la tension présente une résistance non linéaire variable selon la tension appliquée. En conditions normales, son impédance est élevée. Si le seuil de tension est dépassé, l'impédance chute brutalement vers une valeur faible.

Lors d'une surtension transitoire, la varistance conduit et clame la tension transitoire à un niveau sûr. Elle protège en absorbant et conduisant partiellement l'énergie de la surtension entrante.

La MOV (varistance à oxyde métallique) est le type le plus courant. Ses joints de grains d'oxyde de zinc offrent des caractéristiques de jonction semi-conducteur P-N. On la construit avec une matrice fusionnée de grains d'oxyde de zinc. Le vaste réseau de diodes en série/parallèle équivaut à cette matrice de grains orientés aléatoirement.

Exposées à des surtensions répétées, les MOV se dégradent : leur tension de claquage diminue légèrement après chaque onde. L'ampleur dépend de la relation entre le rating en joules de la MOV et l'impulsion.

Si la tension de claquage continue de baisser, un mode de défaillance possible peut créer un risque d'incendie. La parade : connecter la MOV en série avec un fusible thermique qui déconnecte en cas de surchauffe.

Pour minimiser la dégradation, limitez l'exposition aux surtensions en utilisant une tension de claquage élevée compatible avec le circuit protégé.

Comment Fonctionnent les Varistances ?

Le principe est simple, mais il faut comprendre les surtensions et leur origine. La plupart des pics sont de commutation. Une surtension haute tension peut survenir à l'ouverture d'un circuit inductif, par libération instantanée de l'énergie stockée dans l'inductance. Règle : « à l'ouverture, la surtension double la tension ; à la fermeture, elle double le courant ».

La varistance offre : haute tension → chemin de faible résistance ; basse tension → chemin de forte résistance. La courbe de résistance statique montre cette variation non linéaire qui ne suit pas la loi d'Ohm.

Petite tension aux électrodes → courant infime. Grande tension → claquage dû à la fuite inverse via les jonctions diodes, par effet tunnel et émission thermionique, générant un fort courant. On obtient une caractéristique courant-tension non linéaire.

Relation tension-courant : I = k · V^α (I = courant, V = tension, α = degré de non-linéarité).

Types de Varistances

1. Varistance à oxyde métallique (MOV) : Suppresseur de transitoires non linéaire, matrice d'oxyde de zinc avec autres oxydes (manganèse, cobalt, bismuth) entre deux plaques métalliques.

2. Varistance au carbure de silicium : Dominait le marché avant les MOV. Composée de carbure de silicium, utile pour les hautes tensions. Inconvénient majeur : courant de veille important, nécessitant un espaceur série pour réduire la consommation.

Applications des Varistances

Les varistances sont sensibles aux variations de tension. Elles ne protègent pas contre les creux de tension, les courants d'appel au démarrage, ni les courts-circuits. Mais leurs avantages l'emportent : ce sont des dispositifs de surtension rapides, utilisables en CA et CC. Les fabricants les emploient pour supprimer les transitoires d'origine atmosphérique sur les équipements industriels et les transitoires secteur sur les appareils domestiques.

Applications principales :

• Protection de microprocesseurs
• Protection haute énergie CA industrielle
• Protection d'équipements électroniques
• Protection électronique automobile
• Protection bas niveau au niveau carte
• Protection d'alimentations
• Suppresseurs de surtension transitoire (TVS)
• Protection lignes téléphoniques et communication
• Multiprises parafoudre
• Protection systèmes câblés TV
• Suppression transitoires équipements radio

Test de Varistance

Test rapide au multimètre : mettez-le en mode résistance ×1000 Ω. Touchez une pointe à une broche libre de la varistance, l'autre pointe restant connectée. Notez la résistance. Résistance faible = varistance défectueuse. Résistance quasi infinie = varistance en bon état. Si défectueuse, remplacez par une varistance de même rating. Sinon, resoudez la broche.

Critères de choix d'une varistance :

• Tension de fonctionnement
• Courant maximal
• Énergie nominale (joules)
• Tension de claquage

Conclusion

On ne peut pas toujours éviter les événements à haute énergie comme la foudre. Mais les varistances permettent de neutraliser les surtensions secteur. C'est pourquoi tant d'appareils, du domestique à l'industriel, les intègrent.

Pour votre projet, il est vital de connaître le symbole de varistance, qui montre la nature non linéaire du semi-conducteur.

Qu'en pensez-vous ? Les avez-vous déjà intégrées dans vos projets ? Besoin d'éclaircissements ? Contactez-nous, nous serons ravis de vous aider.