标签: 气体放电管

市场中的放电管大致分为两大类：气体放电管和固体放电管，而气体放电管又根据材质的不一样分为陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管。虽然同为放电管，都可以提供浪涌防护、过压保护，但是其应用的范围领域以及产品本身还是有很多不同的。 气体放电管与固体放电管的不同点： 1、通流量不同。陶瓷气体放电管的8/20μs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 /1000μs波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放电管的8/20μs波峰值电流现有500A、1kA、3kA三种；半导体过压保护器的10 /1000μs波峰值电流在几十至上百A之间。 2、反应速度不同。陶瓷气体放电管最慢，玻璃放电管和半导体放电管的响应速度都很快，在ns量级； 3、电容不同。陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下，特别适用于高数据传输率的应用上；半导体放电管的容值范围在几十至百pF，是这三种过压保护器件中电容值最大的，由于电容量较高，只适用于低频数据传输。 4、击穿电压精准度不同。陶瓷气体放电管最低，玻璃放电管较低，半导体放电管的击穿电压可以做得很准确； 5、脉冲击穿电压不同。陶瓷气体放电管，半导体放电管高，玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，最高的达5kV。 6、防护应用不同。气体放电管多英语高功率一级保护，而固体放电管更适用于低功率的二级保护。 7、失效模式不同。气体放电管失效模式为开路，固体放电管失效模式为短路。

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。 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μs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8×20μs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。 1010Ω。 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”)。 ——秦晋电子科技 fuse-tech.com

           优恩半导体公司的GDT气体放电管可以并联在电源线，电信线，信号线以及数据传输线等敏感设备的前端，以保护它们免受闪电和开关操作引起的瞬间浪涌电压的破坏。正常情况下，气体放电管并不会影响信号的正常工作，在过压情况下，GDT可以切换到低阻状态，使得浪涌能量被旁路到气体放电管从未保护敏感设备。 　　气体放电管的主要特性参数有以下几个： 　　① 直流击穿电压。此值由施加一个低上升速率(dv/dt=100V/s)的电压波来确定。 　　② 冲击(或浪涌)击穿电压。它代表了放电管的动态特性，常用上升速率为dv/dt=1kV/μs(也有采用5kV/μs)的电压波来确定。 　　③ 标称冲击放电电流。指8/20μs波形的额定放电电流，通常规定放电10次。 　　④ 标准交流放电电流。指通过50Hz交流电流的额定有效值，规定每次放电的时间为1s，放电10次。 　　⑤ 最大单次冲击放电电流。指对8/20μs电流波的单次最大放电电流值。⑥ 耐工频电流值。对50Hz交流电，能经受连续9个周波的最大通过电流的有效值。⑦ 绝缘电阻：指放电管未着火时，放电管的绝缘电阻值。对90和150V的放电管测试电压用50VDC;对其余规格的放电管测试电压用100VDC。要求放电管的绝缘电阻为1～10GΩ。⑧ 电容。指放电管电极间的电容，一般在2～10pF。是所有瞬变干扰吸收器件中最小的。

    陶瓷气体放电管 （Gas Tube）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（≥100MΩ ），击穿电压分散性较大（±20%），反应速度较慢（最快为0.1～0.2μ s）。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）。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。 陶瓷气体放电管工作原理：     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Rohm100MΩ)。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。 陶瓷气体放电管运用领域：     由于GDT脉冲电压高、击穿电压分散性大、响应速率较慢及存在续流问题等特点。使其在使用时避免直接并联在电路上同时常用于二级保护以避免残压过高。其运用包括：AC电源、开关电源、RS485、网卡、电话机、传真机等通讯设备中。一般室外使用在10KA以上，室内一般在5KA左右，终端设备在1KA左右。     优恩半导体气体放电管体积小巧，提供引线型和表面贴装型配置，浪涌处理能力强。 它们对瞬态过电压活动响应极快，能够耗散大量能量，因而大大降低了设备损坏的风险。 本产品对能量的超强耗散能力使其成为提供雷击浪涌保护的不二选择，尤其适用于户外的电信设备。

  陶瓷气体放电管工作原理及选型应用【SOCAY】                      SOCAY （Sylvia）   1、 产品简述 陶瓷气体放电管（Gas Tube）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（≥10 9 Ω ），击穿电压分散性较大（±20%），反应速度较慢（最快为0.1～0.2 μ s）。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）。   2、 工作原理 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 Rohm100M Ω) 。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。   3 、特性曲线          Vs 导通电压， Vg 辉光电压， Vf 弧光电压， Va 熄弧电压   4 、主要特性参数 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、600V、800V等几种，我们有最高3000V、最低70V的。其误差范围：一般为±20%，也有的为±15%。 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。 陶瓷气体放电管对低上升速率和高上升速率电压的响应如下图所示。   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。常用的是8/20 μ s波。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。   5 、命名规则   6 、封装及分类 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）。 两极： 1206-xxxAHIP Series 1812-xxxCHIP Series 2E-8*6(S) Series 2E-4 Series 2E-5 Series 2E-6 Series 2E-7 Series 2E-8*6 Series 2E-8*8 Series 三极： 3E-5(S) Series 3E-5(SS) Series 3E-6 Series 3E-7 Series 3E-8 Series 3E-8(T) Series   7 、产品特点 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）很大； 2.5kA~100kA ；④具有双向对称特性。⑤电容值很小，小于 3pF 。 缺点：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 ～ 0.3μs(200 ～ 300ns) ，最快也有 0.1μs(100ns) 左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去，而起不到保护作用。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。   8 、选型及应用 使用指导： ①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0.2～0.3 μ s，最快的也有0.1 μ s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。 ②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。 ③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 ④陶瓷气体放电管因击穿电压误差较大，一般不作并联使用。 ⑤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。