氣體放電管原理_陶瓷氣體放電管應(yīng)用_玻璃氣體放電管

　　氣體放電管的結(jié)構(gòu)及特性開放型氣體放電管放電通路的電氣特性主要取決于環(huán)境參數(shù)，因而工作的穩(wěn)定性得不到保證。為了提高氣體放電管的工作穩(wěn)定性，目前的氣體放電管大都采用金屬化陶瓷絕緣體與電極進行焊接技術(shù)，從而保證了封接的外殼與放電間隙的氣密性，這就為選擇放電管中的氣體種類和壓力創(chuàng)造了條件，氣體放電管內(nèi)一般充電極有氖或氫氣體。

　　氣體放電管的原理

　　氣體放電管的工作原理可以簡單地總結(jié)為氣體放電。當兩級間產(chǎn)生足夠大的電量，則會造成極間間隙被放電擊穿，這時其便由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為導(dǎo)電狀態(tài)，這種現(xiàn)象與短路較為相似。當處于導(dǎo)電狀態(tài)下時，兩極間的電壓會較低，一般是在20～50V之間，因此，其能夠?qū)蠹夒娐菲鸬胶芎玫谋Ｗo作用。

　　氣體放電管采用陶瓷密閉封裝，內(nèi)部由兩個或數(shù)個帶間隙的金屬電極，充以惰性氣體（氬氣或氖氣）構(gòu)成。當加到兩電極端的電壓達到使氣體放電管內(nèi)的氣體擊穿時，氣體放電管便開始放電，并由高阻變成低阻，使電極兩端的電壓不超過擊穿電壓。

　　陶瓷氣體放電管原理及應(yīng)用

　　是防雷保護設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種開關(guān)器件，無論是交直流電源的防雷還是各種信號電路的防雷，都可以用它來將雷電流泄放入大地。其主要特點是：放電電流大，極間電容?。ā?pF），絕緣電阻高（≥109Ω），擊穿電壓分散性較大（±20%），反應(yīng)速度較慢（最快為0.1～0.2μs）。按電極數(shù)分，有二極放電管和三極放電管（相當于兩個二極放電管串聯(lián)）兩種。其外形為圓柱形，有帶引線和不帶引線兩種結(jié)構(gòu)形式（有的還帶有過熱時短路的保護卡）。

　　陶瓷氣體放電管原理

　　氣體放電管由封裝在充滿惰性氣體的陶瓷管中相隔一定距離的兩個電極組成。其電氣性能基本上取決于氣體種類、氣體壓力以及電極距離，中間所充的氣體主要是氖或氬， 并保持一定壓力，電極表面涂以發(fā)射劑以減少電子發(fā)射能。這些措施使得動作電壓可以調(diào)整（一般是70伏到幾千伏），而且可以保持在一個確定的誤差范圍內(nèi)。當其兩端電壓低于放電電壓時，氣體放電管是一個絕緣體（電阻Rohm》100MΩ）。當其兩端電壓升高到大于放電電壓時，產(chǎn)生弧光放電，氣體電離放電后由高阻抗轉(zhuǎn)為低阻抗， 使其兩端電壓迅速降低，大約降幾十伏。氣體放電管受到瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-6秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，通過高達數(shù)十千安的浪涌電流。

　　陶瓷氣體放電管的應(yīng)用

　　用于電源防雷器共模電路中將雷電流泄放入地，也可用在差模電路中與壓敏電阻串聯(lián)而阻斷其漏電流。在信號防雷器中常用于第一級泄放浪涌電流，由于其反應(yīng)速度慢，還要用第二級作限壓保護。陶瓷氣體放電管屬于開關(guān)組件，導(dǎo)通時兩端電壓很低，不能直接用在有源電路中作差模保護。必須用時，應(yīng)串聯(lián)限流組件，以防導(dǎo)通時形成過大的電流而損壞，甚至引起火災(zāi)；浪涌過后能恢復(fù)至斷路狀態(tài)。

　　在快速脈沖沖擊下，陶瓷氣體放電管氣體電離需要一定的時間（一般為0.2～0.3μs，最快的也有0.1μs左右），因而有一個幅度較高的尖脈沖會泄漏到后面去。若要抑制這個尖脈沖，有以下幾種方法：

　　a、在放電管上并聯(lián)電容器或壓敏電阻；

　　b、在放電管后串聯(lián)電感或留一段長度適當?shù)膫鬏斁€，使尖脈沖衰減到較低的電平；

　　c、采用兩級保護電路，以放電管作為第一級，以TVS管或半導(dǎo)體過壓保護器作為第二級，兩級之間用電阻、電感或自恢復(fù)保險絲隔離。

　　陶瓷氣體放電管的使用指導(dǎo)

　　1、直流擊穿電壓Vsdc的選擇：直流擊穿電壓Vsdc的最小值應(yīng)大于可能出現(xiàn)的最高電源峰值電壓或最高信號電壓的1.2倍以上。

　　2、沖擊放電電流的選擇：要根據(jù)線路上可能出現(xiàn)的最大浪涌電流或需要防護的最大浪涌電流選擇。放電管沖擊放電電流應(yīng)按標稱沖擊放電電流（或單次沖擊放電電流的一半）來計算

　　3、陶瓷氣體放電管因擊穿電壓誤差較大，一般不作并聯(lián)使用。

　　4、續(xù)流問題：為了使放電管在沖擊擊穿后能正常熄弧，在有可能出現(xiàn)續(xù)流的地方（如有源電路中），可以在放電管上串聯(lián)壓敏電阻或自恢復(fù)保險絲等限制續(xù)流，使它小于放電管的維持電流。

　　陶瓷氣體放電管有哪些優(yōu)缺點？

　　優(yōu)點：通流容量大，極間電容?。ā?pF），絕緣電阻高（≥109Ω），基本沒有漏電流；

　　缺點：擊穿電壓分散性較大（±20%），反應(yīng)速度較慢（最短為0.1～0.2μs），可靠性較差，多次沖擊易老化。

　　選型： 不能直接用在電源上擊穿電壓》線路上最大信號電頻電壓耐電流》=線路上可能出現(xiàn)的最大異常電流脈沖擊穿電壓《被保護線路電壓

　　主要特性參數(shù)有：

　　1、直流擊穿電壓Vsdc：在放電管上施加100V/s的直流電壓時的擊穿電壓值。這是放電管的標稱電壓，常用的有90V、150V、230V、350V、470V和600V等幾種。其誤差范圍：一般為±20%，也有的為±15%，還有個別的為±10%或±5%。

　　2、脈沖（沖擊）擊穿電壓Vsi：在放電管上施加1kV/μs的脈沖電壓時的擊穿電壓值。因反應(yīng)速度較慢，脈沖擊穿電壓要比直流擊穿電壓高得多。

　　3、沖擊放電電流Idi：分為8/20μs波（短波）和10/1000μs波（長波）沖擊放電電流兩種。一般以8/20μs波用得較多。沖擊放電電流又分為單次沖擊放電電流（8/20μs波沖擊1次）和標稱沖擊放電電流（8/20μs波沖擊10次），一般后者約為前者的一半左右，有2.5 kA、5 kA、10 kA、20 kA……等規(guī)格。

　　4、耐交流（工頻）電流Idac：放電管能耐受交流（工頻）電流放電1秒鐘/次、放電10次的電流額定值。

　　玻璃放電管原理及應(yīng)用

　　玻璃放電管（強效放電管、防雷管）是20世紀末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷氣體放電管和半導(dǎo)體過壓保護器的優(yōu)點：絕緣電阻高（≥100MΩ）、極間電容?。ā?.8pF）、放電電流較大（最大達3 kA）、雙向?qū)ΨQ性、反應(yīng)速度快（不存在沖擊擊穿的滯后現(xiàn)象）、性能穩(wěn)定可靠、導(dǎo)通后電壓較低，此外還有直流擊穿電壓高（最高達5000V）、體積小、壽命長等優(yōu)點。其缺點是直流擊穿電壓分散性較大（±20%）。

　　玻璃放電管工作原理

　　玻璃放電管由封裝在充滿惰性氣體的玻璃管中相隔一定距離的兩個電極組成。其電氣性能基本上取決于氣體種類、氣體壓力以及電極距離，中間所充的氣體主要是氖或氬，并保持一定壓力，電極表面涂以發(fā)射劑以減少電子發(fā)射能。這些措施使得動作電壓可以調(diào)整（一般是200伏到幾千伏），而且可以保持在一個確定的誤差范圍內(nèi)。當其兩端電壓低于放電電壓時，氣體放電管是一個絕緣體（電阻Rohm》100MΩ）。當其兩端電壓升高到大于放電電壓時，產(chǎn)生弧光放電，氣體電離放電后由高阻抗轉(zhuǎn)為低阻抗，使其兩端電壓迅速降低。玻璃放電管受到瞬態(tài)高能量沖擊時，它能以10-9秒量級的速度，將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩?，通過高達千安量級的浪涌電流。

　　玻璃放電管選型及應(yīng)用

　　1、玻璃放電管既可以用作電源電路的保護，也可以用作信號電路的保護；既可以用作共模保護，也可以用作差模保護。但只能用在浪涌電流不大于3kA的地方。

　　2、直流擊穿電壓VS的選擇：直流擊穿電壓VS的最小值應(yīng)大于可能出現(xiàn)的最高電源峰值電壓或最高信號電壓的1.2倍以上。

　　3、在有可能出現(xiàn)續(xù)流的地方（如電源電路）使用時，必須串聯(lián)限流電阻或自恢復(fù)保險絲，防止玻璃放電管擊穿后長時間導(dǎo)通而損壞。

　　玻璃放電管的優(yōu)點

　　1、擊穿（導(dǎo)通）前相當于開路，電阻很大，沒有漏電流或漏電流很?。?/p>

　　2、擊穿（導(dǎo)通）后相當于短路，可通過很大的電流，壓降很小；

　　3、脈沖通流容量（峰值電流）較大；500A、1kA、3kA三種；

　　4、具有雙向?qū)ΨQ特性。

　　5、電容值很小，小于0.8pF。⑥響應(yīng)速度都很快，小于1ns。

　　玻璃放電管的缺點

　　1、通流容量較陶瓷氣體放電管小得多。

　　2、擊穿電壓只有若干特定值。

　　3、擊穿電壓分散性較大，為±20%。