Проблема защиты от импульсных перенапряжений приобретает все большую значимость по мере расширения уровня и спектра воздействующих перенапряжений типа ЭМИ большой мощности и сверхширокой полосы (СШП) наносекундного диапазона. Эти импульсы перенапряжений в противовес миниатюрности и снижению рабочего напряжения полупроводниковых устройств РЗА и РЭА значительно понижают их надежность работы. Существующие стандарты [1–5] недостаточно проработаны для указанных воздействий применительно к гражданской электронике и энергетике и нуждаются в уточнении. Работы авторов [8–11] посвящены анализу средств защиты от указанных перенапряжений. Целью статьи является анализ прямого и комбинированного способов защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторов и ОПН среднего класса напряжений.
Способы защиты от перенапряжений зависят от типа защищаемого объекта, вида перенапряжений, характеристики защитного устройства (ЗУ) и ряда специальных требований и условий. Тип защищаемого объекта представляет собой определенный вид электрооборудования: выключатель, транзистор и любой полупроводниковый прибор, резистор, электродвигатель и др. Виды перенапряжений также весьма разнообразны: импульсные статические, грозовые, коммутационные, стационарные (временные), циклические, моноимпульсные и др. Характеристики ЗУ достаточно представительны и разделяются на грубые (плавкая вставка, искровой, газовый, вакуумный разрядники), стандартные или базовые (варистор, в зарубежной литературе — металлооксидный варистор: MOV, SIOV) и тонкие (керамические диоды, динисторы, фильтры и др.). Комбинированные способы защиты предполагают использование сочетания предыдущих ЗУ и дополнительных устройств.
Наиболее критичными к перенапряжениям являются полупроводниковые устройства, и среди них: полевые транзисторы (типа FET и MOSFET), управляемые напряжением, с высоким сопротивлением затвора, которые легко пробиваются даже от статического электричества. Наряду с вышеперечисленными видами перенапряжений самыми опасными являются электромагнитные импульсы (ЭМИ) высотного ядерного взрыва (ВЯВ), которые в зарубежной литературе называются НЕМР и содержат три высокочастотных диапазона (Е1, Е2, Е3) в области нано-, микро-, миллисекунд.