标签: 击穿电压

深 圳市硕凯电子有限公司（http://www.socay.com）专业生产全系列GDT陶瓷气体放电管(Gas Tube)和瞬态抑制二极管（TVS Diode）、压敏电阻、PTC自恢复保险丝、ESD放电二极管等保护组件的高新技术企业，目前已经为市场中多个行业多个产品提供过电路保护，减少了因雷 击浪涌/过电压/过电流以及静电放电所带来的经济损失。 防护器件中， 气体放电管 的特点是通流量大，但响应时间慢、冲击击穿电压高； TVS 二极管的通流量小，响应时间最快，电压钳位特性最好；压敏电阻的特性介于这两者之间； 半导体放电管 具有精确的导通击穿电压，且反应速度快，小于 1ns 。当一个防护电路要求整体通流量大，能够实现精细保护的时候，防护电路往往需要这几种防护器件配合起来实现比较理想的保护特性。本篇硕凯电子的工程师分享的是半导体固体放电管 TSS 管的使用注意事项。 半导体 固体 放电管 , 是一种 过压 保护器件，是利用晶闸管原理制成的，依靠 PN 结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。 当 TSS 管两端的过电压超过 TSS 管 的击穿电压时， TSS 管将把过电压钳位到比击穿电压更低的接近 0V 的水平上，之后 TSS 管持续这种短路状态，直到流过 TSS 管的过电流降到临界值以下后， TSS 恢复开路状态。 TSS 适合于信号电平较高的信号线路的保护 : TSS 管在响应时间、结电容方面具有与 TVS 管相同的特点。易于制成表贴器件，很适合在单板上使用， TSS 管动作后，将过电压从击穿电压值附近下拉到接近 0V 的水平，这时二极管的结压降小，所以用于信号电平较高的线路（例如：模拟用户线、 ADSL 等）保护时通流量比 TVS 管大，保护效果也比 TVS 管好。 TSS 管较多应用于信号线路的防雷保护： 在使用 TSS 管时需要注意的一个问题是： TSS 管在过电压作用下击穿后，当流过 TSS 管的电流值下降到临界值以下后， TSS 管才恢复开路状态，因此 TSS 管在信号线路中使用时，信号线路的常态电流应小于 TSS 管的临界恢复电流。临界恢复电流值随 TSS 管的型号和设计应用场合的不同而不同，使用时应注意在器件手册中查明所用具体型号的确切值。 TSS 管的击穿电压（ min(UBR ））、通流容量是电路设计时应重点考虑的。在信号回路中时，应当有： min(UBR) ≥ (1.2 ～ 1.5)Umax ，式中 Umax 为信号回路的峰值电压。 TSS 管的失效模式主要是短路。但当通过的过电流太大时，也可能造成 半导体放电管 被炸裂而开路。 硕 凯电子专业研发、生产和销售陶瓷气体放电管、TVS二极管、静电保护器、压敏电阻、PTC自恢复保险丝等过压过流防护器件。除了可以为客户供应各类电子保 护器件外，硕凯电子还可以为有需要的客户进行防护方案的设计和整改，如有需要可与本公司销售代表联系，联系电话：136-0259-3642 公司网址：http://www.socay.com。

多数工程师在为产品设计防护方案时，有关感应雷、雷击浪涌和瞬态浪涌的防护都会将 气体放电管 作 为一级防护器件。而各类应用实例也不难看出陶瓷气体放电管就是一个很好的保护器件。并联在电路上，器件不动作时，阻值很高，等效电容低，可视为开路，对电 路几乎没有影响。当有异常脉冲时，达到动作电压值后内阻瞬间下降，并释放电流。当异常高压消失，就会自动恢复到高阻状态，电路正常工作。下面就跟小硕一起 来了解气体放电管的工作原理、主要参数和 陶瓷气体放电管 的选型要点： 气体放电管的工作原理     陶瓷放电管用陶瓷密闭封装，内部由两个或多个带间隙的金属电极，充以惰性气体氩气，氖气构成。 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，顾也有工程师称其为 陶瓷放电管 、陶瓷气体放电管。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。 气体放电管的主要参数 　　 1) 反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间，气体放电管反应时间一般在μ s 数量极。 　　 2) 功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量，其定义为在固定的 8 × 20 μ s 电流波形下，所能承受及散发的电流。 　　 3) 电容量指在特定的 1MHz 频率下测得的气体放电管两极间电容量。气体放电管电容量很小，一般为≤ 1pF 。 　　 4) 直流击穿电压当外施电压以 500V/s 的速率上升，放电管产生火花时的电压为击穿电压。气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压，其值取决于气体的种类和电极间的距离等因素。 　　 5) 温度范围其工作温度范围一般在 -55 ℃～ +125 ℃之间。 6) 绝缘电阻是指在外施 50 或 100V 直流电压时测量的气体放电管电阻 , 一般 1010 Ω。 陶瓷气体放电管该如何选择 　　 1 、气体放电管的加入不能影响线路的正常工作，这就要保证气体放电管的直流击穿电压的下限值必须高于线路的最大正常工作电压。据此确定所需放电管的标称直流击穿电压值。 　　 2 、确定线路所能承受的最高瞬时电压值，要确保放电管的冲击击穿电压值必须低于此值。以确保当瞬间过压来临时，放电管的反映速度快于线路的反映速度，抢先一步将过电压限制在安全值。这是放电管的一个最重要的指标。 　　 3 、根据线路中可能窜入的冲击电流强度，确定所选用放电管必须达到的耐冲击电流能力 ( 如：在室外一般选用 10kA 以上等级 ; 在入室端一般选用 5kA 等级 ; 在设备终端处一般选用 2kA 左右等级 ) 。 　　 4 、当过电压消失后，要确保放电管及时熄灭，以免影响线路的正常工作。这就要求放电管的过保持电压尽可能高，以保证正常线路工作电压不会引起放电管的持续导通 ( 即续流问题 ) 。 　　 5 、若过电压持续的时间很长，气体放电管的长时间动作将产生很高的热量。为了防止该热量所造成的保护设备或者终端设备的损坏同时也为了防止发生任何可能的火灾，气体放电管此时必须配上适当的短路装置，我们称之为 FS 装置 (  即“失效保护装置” ) 。 本文摘自：http://www.socay.com/cn_content.php?sz=5bid=2id=505  

正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。开关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、 半导体放电管 三种类型。 优点是： ①击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流； 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）大：陶瓷气体放电管的 8/20 μ s 波峰值电流常用的有 5kA 、 10KA 、 20kA 等几种（当然还有更大的，达 100kA 以上）， 10/1000 μ s 波峰值电流在几十至几百 A 之间；玻璃放电管的 8/20 μ s 波峰值电流现有 500A 、 1kA 、 3kA 三种；半导体过压保护器的 10/1000 μ s 波峰值电流在几十至上百 A 之间。 ④除了个别半导体过压保护器外，它们都具有双向对称特性。 ⑤陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在 3pF 以下。 ⑥玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度都很快，在 ns 量级。 ⑦玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，最高的达 5kV 。 ⑧半导体过压保护器的击穿电压可以做得很准确。 缺点是： 陶瓷气体放电管：     ①由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为 0.2 ～ 0.3 μ s(200 ～ 300ns),  最快也就是 0.1 μ s(100ns) 左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。     ②击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为± 20% 。     ③击穿电压只有几个特定值。 玻璃放电管和半导体放电管：        ①通流容量较陶瓷气体放电管小得多。 ②击穿电压尚未形成系列值。 ③玻璃放电管击穿电压分散性较大，为± 20% 。       ④半导体过压保护器电容较大，有几十至几百 pF 。【更多电子保护器件的相关信息可关注硕凯电子的微博、微信： socay2004 ，或者直接访问硕凯电子官网】  

在上一篇，小硕主要为大家介绍了常见的三种放电管类型，下面就跟小硕一起来看这三种放电管的选型方式。 陶瓷气体放电管选型方式：     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/ μ s 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 8/20 μ s 波（短波）和 10/1000 μ s 波（长波）冲击放电电流两种。一般以 8/20 μ s 波用得较多。冲击放电电流又分为单次冲击放电电流（ 8/20 μ s 波冲击 1 次）和标称冲击放电电流（ 8/20 μ s 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。 半导体放电管选型方式： 1 、最大瞬间峰值电流 IPP 必须大于通讯设备标准的规定值。如 FCC Part68A 类型的 IPP 应大于 100A ； Bellcore 1089 的 IPP 应大于 25A 。 2 、转折电压 VBO 必须小于被保护电路所允许的最大瞬间峰值电压。 3 、半导体放电管处于导通状态 ( 导通 ) 时，所损耗的功率 P 应小于其额定功率 Pcm ， Pcm=KVT*IPP ，其中 K 由短路电流的波形决定。对于指数波，方波，正弦波，三角波 K 值分别为 1.00 ， 1.4 ， 2.2 ， 2.8 。 4 、反向击穿电压 VBR 必须大于被保护电路的最大工作电压。如在 POTS 应用中，最大振铃电压 (150V) 的峰值电压 (150*1.41=212.2V) 和直流偏压峰值 (56.6V) 之和为 268.8V ，所以应选择 VBR 大于 268.8V 的器件。又如在 ISDN 应用中，最大 DC 电压 (150V) 和最大信号电压 (3V) 之和为 153V ，所以应选择 VBR 大于 153V 的器件。 5 、若要使半导体放电管通过大的浪涌电流后自复位，器件的维持电流 IH 必须大于系统所能能提供的电流值。即： IH( 系统电压 / 源阻抗 ) 。 玻璃放电管选型方式：      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。【更多放电管的相关信息请关注硕凯电子的微博、微信： socay2004 ，或者直接访问硕凯电子官网】

    当电器设备、通讯设备、宽带设备以及消费电子等都朝着功率密度增大、器件小型化、保护要求及时准确精细、防范等级提高等看齐时，为满足其电路防护要求，市场中的各类电路防护器件也在不断的创新生产中。 硕凯电子 一直致力于电子保护器件的研发和生产，为了适应市场这一器件小型化的需求，推出了多款贴片型陶瓷气体放电管，本篇就跟小硕一起来看看硕凯电子贴片陶瓷放电管UN2E5-400LSMD的特性参数。     UN2E5-400LSMD的参数：     封装：5.0*5.0*4.2mm     电压：400V     电流：5.0KA     容值：1.0pF，更多产品规格参数可访问硕凯电子官网进行查看或者下载。 UN2E5-400LSMD的特性：     1、无辐射     2、符合RoHS标准     3、低插入损耗     4、瞬态反应时间快     5、超低电容     6、在8/20 μs波形的测试环境下能承载5KA的浪涌，符合IEC 61000-4-5 陶瓷气体放电管的特性：     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。【更多陶瓷气体放电管的相关信息欢迎关注硕凯电子的微博、微信：socay2004，或者直接访问硕凯电子官网】