气体放电管原理_陶瓷气体放电管应用_玻璃气体放电管

　　气体放电管的结构及特性开放型气体放电管放电通路的电气特性主要取决于环境参数，因而工作的稳定性得不到保证。为了提高气体放电管的工作稳定性，目前的气体放电管大都采用金属化陶瓷绝缘体与电极进行焊接技术，从而保证了封接的外壳与放电间隙的气密性，这就为选择放电管中的气体种类和压力创造了条件，气体放电管内一般充电极有氖或氢气体。

　　气体放电管的原理

　　气体放电管的工作原理可以简单地总结为气体放电。当两级间产生足够大的电量，则会造成极间间隙被放电击穿，这时其便由绝缘状态转变成为导电状态，这种现象与短路较为相似。当处于导电状态下时，两极间的电压会较低，一般是在20～50V之间，因此，其能够对后级电路起到很好的保护作用。

　　气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体（氩气或氖气）构成。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管便开始放电，并由高阻变成低阻，使电极两端的电压不超过击穿电压。

　　陶瓷气体放电管原理及应用

　　是防雷保护设备中应用最广泛的一种开关器件，无论是交直流电源的防雷还是各种信号电路的防雷，都可以用它来将雷电流泄放入大地。其主要特点是：放电电流大，极间电容小（≤3pF），绝缘电阻高（≥109Ω），击穿电压分散性较大（±20%），反应速度较慢（最快为0.1～0.2μs）。按电极数分，有二极放电管和三极放电管（相当于两个二极放电管串联）两种。其外形为圆柱形，有带引线和不带引线两种结构形式（有的还带有过热时短路的保护卡）。

　　陶瓷气体放电管原理

　　气体放电管由封装在充满惰性气体的陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成。其电气性能基本上取决于气体种类、气体压力以及电极距离，中间所充的气体主要是氖或氩， 并保持一定压力，电极表面涂以发射剂以减少电子发射能。这些措施使得动作电压可以调整（一般是70伏到几千伏），而且可以保持在一个确定的误差范围内。当其两端电压低于放电电压时，气体放电管是一个绝缘体（电阻Rohm》100MΩ）。当其两端电压升高到大于放电电压时，产生弧光放电，气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗， 使其两端电压迅速降低，大约降几十伏。气体放电管受到瞬态高能量冲击时，它能以10-6秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，通过高达数十千安的浪涌电流。

　　陶瓷气体放电管的应用

　　用于电源防雷器共模电路中将雷电流泄放入地，也可用在差模电路中与压敏电阻串联而阻断其漏电流。在信号防雷器中常用于第一级泄放浪涌电流，由于其反应速度慢，还要用第二级作限压保护。陶瓷气体放电管属于开关组件，导通时两端电压很低，不能直接用在有源电路中作差模保护。必须用时，应串联限流组件，以防导通时形成过大的电流而损坏，甚至引起火灾；浪涌过后能恢复至断路状态。

　　在快速脉冲冲击下，陶瓷气体放电管气体电离需要一定的时间（一般为0.2～0.3μs，最快的也有0.1μs左右），因而有一个幅度较高的尖脉冲会泄漏到后面去。若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：

　　a、在放电管上并联电容器或压敏电阻；

　　b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平；

　　c、采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体过压保护器作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。

　　陶瓷气体放电管的使用指导

　　1、直流击穿电压Vsdc的选择：直流击穿电压Vsdc的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.2倍以上。

　　2、冲击放电电流的选择：要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流选择。放电管冲击放电电流应按标称冲击放电电流（或单次冲击放电电流的一半）来计算

　　3、陶瓷气体放电管因击穿电压误差较大，一般不作并联使用。

　　4、续流问题：为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧，在有可能出现续流的地方（如有源电路中），可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流，使它小于放电管的维持电流。

　　陶瓷气体放电管有哪些优缺点？

　　优点：通流容量大，极间电容小（≤3pF），绝缘电阻高（≥109Ω），基本没有漏电流；

　　缺点：击穿电压分散性较大（±20%），反应速度较慢（最短为0.1～0.2μs），可靠性较差，多次冲击易老化。

　　选型： 不能直接用在电源上击穿电压》线路上最大信号电频电压耐电流》=线路上可能出现的最大异常电流脉冲击穿电压《被保护线路电压

　　主要特性参数有：

　　1、直流击穿电压Vsdc：在放电管上施加100V/s的直流电压时的击穿电压值。这是放电管的标称电压，常用的有90V、150V、230V、350V、470V和600V等几种。其误差范围：一般为±20%，也有的为±15%，还有个别的为±10%或±5%。

　　2、脉冲（冲击）击穿电压Vsi：在放电管上施加1kV/μs的脉冲电压时的击穿电压值。因反应速度较慢，脉冲击穿电压要比直流击穿电压高得多。

　　3、冲击放电电流Idi：分为8/20μs波（短波）和10/1000μs波（长波）冲击放电电流两种。一般以8/20μs波用得较多。冲击放电电流又分为单次冲击放电电流（8/20μs波冲击1次）和标称冲击放电电流（8/20μs波冲击10次），一般后者约为前者的一半左右，有2.5 kA、5 kA、10 kA、20 kA……等规格。

　　4、耐交流（工频）电流Idac：放电管能耐受交流（工频）电流放电1秒钟/次、放电10次的电流额定值。

　　玻璃放电管原理及应用

　　玻璃放电管（强效放电管、防雷管）是20世纪末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点：绝缘电阻高（≥100MΩ）、极间电容小（≤0.8pF）、放电电流较大（最大达3 kA）、双向对称性、反应速度快（不存在冲击击穿的滞后现象）、性能稳定可靠、导通后电压较低，此外还有直流击穿电压高（最高达5000V）、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大（±20%）。

　　玻璃放电管工作原理

　　玻璃放电管由封装在充满惰性气体的玻璃管中相隔一定距离的两个电极组成。其电气性能基本上取决于气体种类、气体压力以及电极距离，中间所充的气体主要是氖或氩，并保持一定压力，电极表面涂以发射剂以减少电子发射能。这些措施使得动作电压可以调整（一般是200伏到几千伏），而且可以保持在一个确定的误差范围内。当其两端电压低于放电电压时，气体放电管是一个绝缘体（电阻Rohm》100MΩ）。当其两端电压升高到大于放电电压时，产生弧光放电，气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗，使其两端电压迅速降低。玻璃放电管受到瞬态高能量冲击时，它能以10-9秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，通过高达千安量级的浪涌电流。

　　玻璃放电管选型及应用

　　1、玻璃放电管既可以用作电源电路的保护，也可以用作信号电路的保护；既可以用作共模保护，也可以用作差模保护。但只能用在浪涌电流不大于3kA的地方。

　　2、直流击穿电压VS的选择：直流击穿电压VS的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.2倍以上。

　　3、在有可能出现续流的地方（如电源电路）使用时，必须串联限流电阻或自恢复保险丝，防止玻璃放电管击穿后长时间导通而损坏。

　　玻璃放电管的优点

　　1、击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，没有漏电流或漏电流很小；

　　2、击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小；

　　3、脉冲通流容量（峰值电流）较大；500A、1kA、3kA三种；

　　4、具有双向对称特性。

　　5、电容值很小，小于0.8pF。⑥响应速度都很快，小于1ns。

　　玻璃放电管的缺点

　　1、通流容量较陶瓷气体放电管小得多。

　　2、击穿电压只有若干特定值。

　　3、击穿电压分散性较大，为±20%。