PEGASUS软件气体放电应用

PEGASUS软件气体放电应用

1. PEGASUS专业低温等离子体和稀薄气体模拟软件介绍

PEGASUS专注于稀薄气体的直接蒙特卡洛模拟和低气压放电等离子体模拟，是真空技术、等离子体技术、薄膜技术、微电子技术、微细加工技术的专业数值模拟软件。

1.1 PEGASUS软件主要应用范围

PEGASUS软件的主要应用范围包括：

1. 真空设备与稀薄气体模拟

多种真空设备中的稀薄气体动理学和粘性流模拟

真空蒸镀设备中的气体流动和薄膜厚度演化模拟

稀薄气体中的纳米粒子

微尺度下的原子与分子行为

2. 等离子体设备模拟

等离子体刻蚀设备与等离子体增强化学气相沉积设备中等离子体特性

ICP (金属/多晶硅/MEMS刻蚀、介质膜沉积)

CCP (氧化物刻蚀/太阳能电池或微电子薄膜)

磁控溅射设备中等离子体和溅射粒子特性

3. 放电模拟

磁控溅射/空心阴极/表面放电/介质阻挡放电

电子束与离子束的产生与输运

基于等离子体的离子注入

等离子体表面改性

微放电/微等离子体

4. 特征轮廓模拟

物理气相沉积

化学气相沉积

等离子体干法刻蚀

… …

1.2 PEGASUS软件主要模块和特征

1. 基本模块

GUIM (Graphical User Interface Module)

图形界面模块提供全部其他模组的操作界面

Atomic/Molecular database

提供电子/离子/中性气体中的截面数据与输运系数

TTBEQ (Two-term approximation Boltzmann equation)

?基于两项近似展开的波尔兹曼方程，求解电子输运系数；

?输出结果可以作为PHM模块的输入参数。

2. 两维/三维气相与等离子体模块

电磁场模块(磁场和电磁场)

MSSM(Magneto-Static Simulation Module)

计算由线圈和永磁体产生的磁场分布

EMWSM(Electromagnetic Wave Simulation Module)

模拟大尺寸高频容性耦合等离子体中的电磁效应

带电粒子模块(流体和粒子模型)

PHM(Plasma Fluid model / Hybrid model)

?基于流体模型，通过求解电子连续性方程和能量方程给出电子密度与温度，电子能量分布函数

可由蒙特卡洛程序给出；

?电子输运系数由两项近似展开的波尔兹曼方程解出(与TTBEQ模块耦合)；

?采用冷离子模型，极板处的离子能量分布函数可由离子蒙特卡洛程序给出(与IMCSM或

SMCSM模块耦合)。

PIC-MCCM(Particle-In-Cell+Monte Carlo Collision method)

?每种粒子的运动由牛顿方程自洽的确定，电场由泊松方程给出；

?多种复杂气体模型；

?程序可以并行化。

中性气体模块(流体和直接蒙特卡洛模型)

NMEM(Fluid model)

?通过求解纳维-斯多克斯方程、能量或动量守恒守恒方程给出混合气体的密度场、速度场和温

度场分布；

?求解能量守恒方程和漂移-扩散方程。

DSMCM(Direct Simulation Monte Carlo method)

?利用直接蒙特卡洛方法计算稀薄气体中的中性粒子输运过程；

?采用多种碰撞模型，可以计算粘性流。

IMCSM (Ion Monte Carlo simulation)

基于PHM模块的变化电场，计算鞘层中的离子行为，给出极板处离子能量和角度分布函数。

RGS3D(3-D Direct Simulation Monte Carlo method)

?利用直接蒙特卡洛方法模拟三维任意形状区域中的稀薄气体流动；

?采用多种碰撞模型，可以计算粘性流；

?程序可以并行化。

FPSM2D/3D(2D/3D Feature Profile evolution Simulation)

?能够模拟物理气相沉积/等离子体化学气相沉积/刻蚀过程中薄膜形貌/刻蚀剖面的演化；

?能模拟多孔/复合材料；

?基于随机方法，可以用于研究表面粗糙度等。

3. 三维磁控溅射模块

MSSM3D(Magneto-Static Simulation Module)

计算三维静磁场分布

PIC-MCCM3D(Particle-In-Cell+Monte Carlo Collision method)

三维模拟计算磁控溅射的等离子体/溅射粒子的特性

4. 表面过程模拟模块

SASAMAL(Ion implantation simulation)

给定入射离子的能量和角度分布，可以计算基于离子注入中入射离子在材料中的注入深度和密度及组分分布。

SPUTSM(Sputtering simulation)

给定入射离子的能量和角度分布，计算磁控溅射中溅射粒子的产额。

SMCSM(Sheath Monte Carlo simulation)

根据PHM模块的计算结果，基于鞘层模型计算入射到材料表面的离子能量和角度分布。

5. 中性气体与等离子体模块的主要关系

6. 磁控溅射模块的主要关系

7. 表面过程模块的主要关系

8. Pegasus包括的主要气体模型

稀薄气体：He、Ar、Ne、Kr、Xe

PECVD： SiH4、Si2H6、CH4、C2H6、C2H2、NH3

干法刻蚀：Cl2、CF4、SF6、CHF3、HBr、C2F6、C4F8、BCL3、NF3、SiCl4

反应性气体：O2、N2、H2、F2

其他：H2O、CO2 、金属原子

2. PEGASUS软件PHM模块在气体放电方面的应用

2.1 PEGASUS技术特点和应用优势

PEGASUS能广泛应用于微电子中刻蚀、沉积和溅射设备，真空泵的优化设计，MEMS的工艺过程设计，再入飞行器等领域的研究，应用行业涵盖电子/半导体、新材料(纳米管、光纤)、新能源(燃料电池、太阳能光伏)、MEMS、光学、陶瓷、食品/饮料、汽车、航天、金属加工等领域。

PEGASUS是为真空技术领域的工程师设计的专业软件；

PEGASUS可以模拟真空薄膜技术中多种基本物理和化学过程；

PEGASUS能实现从大型设备气相过程模拟（米级）到微观区域的特征轮廓模拟（纳米级）；

PEGASUS能实现基于PIC和流体混合模式的放电模拟；

PEGASUS由多个不同功能的模块构成，通过模块组合，能够实现对实际工艺过程的有效模拟。

VORPAL软件PHM模块在气体放电模拟中的应用：

PHM模块在气体放电模拟中的特点：

2D流体模型和混合编程模型，规则网格剖分；

在流体模型中，通过求解电子连续性方程和能量方程给出电子密度与温度，电子能量分布函数可由蒙特卡洛程序给出；

电子输运系数由两项近似展开的波尔兹曼方程解出(与TTBEQ模块耦合)；

采用冷离子模型，极板处的离子能量分布函数可由离子蒙特卡洛程序给出(与IMCSM或SMCSM 模块耦合)；

支持多种边界条件，支持二次电子表面模型，支持边界表面化学反应；

自带数据库中有多种常用气体，支持用户自己添加数据库数据。

2.2 PHM模块典型应用案例

PEGASUS软件的PHM模块能够计算的模型包括：

放电问题，包括空心阴极放电、等离子体显示屏单元放电、DBD放电、表面放电击穿、磁控溅射/沉积中的等离子体过程等；

… …

2.2.1 空心阴极放电模拟

2.2.2 等离子体显示屏PDP放电单元的模拟

1、高频RF驱动

2、交直流驱动

电子和离子密度分布

2.2.3 大气压氮气表面放电模拟

*、e-、N2+

粒子类型：N2、N、N2

碰撞反应：

- + N2→e- + N2

e

e- + N2→ 2e- + N2+

e- + N2→e- + 2N

e- + N2→e- + N2*

e- + N2→e- + N2*

边界条件：

电势

[阴极] φ=0[v]

[阳极] φ=v[v](输入值)

[绝缘体的底面] φ=0[v]

[左面、右面和上面] φ=0[v] 在远离边界的100[mm]

电子通量

Γe? n= (1/4) v T n e - γΓi?n

n是单位法向量、v T = √(8eT e/πm e)

在绝缘体和电极的表面γ=0.05

离子通量

边界上Γi?n= (n iμi E – D i▽n i )?n、n i = 0

V=3200[V] V=3300[V] 电子密度的分布 h=0.3mm

d=1.0mm V=1500V d=2.0mm V=1500V

2.2.4 干法刻蚀设备中等离子体过程模拟

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气体放电管

放电管特性及选用 吴清海 放电管的分类 放电管主要分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。 气体放电管主要有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。其工作原理为，当加在气体放电管两端的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，可以瞬间通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压可以低到30V以内。气体放电管同流量大，但动作电压较难控制。 半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两端的电压维持在很低（约20V以下）时就可以维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌保护后级设备的作用。半导体放电管的保护机理和应用方式和气体放电管相同。半导体放电管动作电压控制精确，通流量较小。 放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，所以放电管属于开关型的SPD。当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳定残压低，保护效果较好；耐流能力较大；在使用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。 气体放电管 气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成；其电气性能主要取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一般密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。放电管主要由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu 焊片和惰性气体组成。 在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到一定能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进过程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生电子雪崩现象，另外，电离出来的阳离子也在电场作用下向阴极运动，与阴极表面发生碰撞，产生二次电子，二次电子也参加电离作用，一旦满足： r(ead-1)=1 时放电管由非自持放电过渡到自持放电，管内气体被击穿，放电管放电，此时放电电压称为击穿电压Vs。其中，r表示一个正离子轰击阴极表面而

气体放电复习题目_答案更新

气体放电复习题目 介质阻挡放电 1．什么是介质阻挡放电？ 介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电。介质可以覆盖在电极上或者悬挂在放电空间里，当在放电电极上施加足够高的交流电压时，电极间的气体，即使在很高的气压下也会被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。 2．请画出六种典型的介质阻挡放电的电极结构。 3．什么是Lissajous图形？ P319-P322

4． 介质阻挡放电的工作气压范围是104~106Pa 、频率范围是50Hz~1MHz 。 5． 介质阻挡放电的主要电气参量 电场强度 、 功率因子 、 放电电压 、 放电功率 。 6． 请画出介质阻挡放电的等效电路。 7． 大气压介质阻挡放电的应用领域 臭氧合成 、 杀菌消毒 、 聚合物表面改性 、等离子体化学气相沉积等。 8． 大气压介质阻挡放电的研究方法 光谱分析法 、 短时曝光放电图像分析法 、 电气 参量（电压、电流）测量法 、计算仿真研究法等。 放电基本理论 8．原子所处的态，取决于其电子运动的状态，它是由4个量子数表征的：（1） 主量子数n 、可取 3,2,1=n 、是由 电子轨道主轴的尺寸 所决定的；（2 角量子数、可取 )1(2,1,0-=n l 、是由 椭圆轨道的偏心度（或短轴和长轴之比） 所决定的； （3） 轨道量子数l m 、它的值为l m l l +≤≤-、是由 轨道相对于磁场的位置 所决定的；（4） 自旋 量子数s m 、它的值为21±=s m 。 9．一个电子由低能级提高到高能级，需要 获得 能量，相反的过程，又把那部分能量以 的形式辐射出来。放电通道发出光来，正是 由于原子中电子跃迁的 结果。 10原子中的电子在 基 态时是稳定的。若电子从外部获得足够的能量，由 低能级

避雷器的选择方法

避雷器的选择方法 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

避雷器的选择方法避雷器如何选择 (1)按额定电压选择:要求避雷器额定电压与系统额定电压一致。 (2)校验最大允许电压:核对避雷器安装地点可能出现的导线对地最大电压，是否不超过避雷器的最大工作电压。导线对地最大电压与系统中性点是否接地及系统参数有关: ①中性点不接地系统:导线对地最大电压为系统电压的1.1倍，所以一般没有问题。 ②中性点经消弧线圈或高阻抗接地系统:一般选择避雷器的最大工作电压等于线电压。 ③中性点直接接地系统:国产避雷器的中性点直接接地系统中其最大工作电压等于系统电压的0.8倍，所以按额定电压选择是没有问题的。 (3)校验工频放电电压: ①在中性点绝缘或经阻抗接地的系统中，工频放电电压应大于相电压的 3.5倍。在中性点直接接地的系统中，工频放电电压应大于相电压的3倍。 ②工频放电电压应大于最大工作电压的1.8倍 防雷器，又称避雷器、浪涌保护器、电涌保护器、过电压保护器等，主要包括电源防雷器和信号防雷器，防雷器是通过现代电学以及其它技术来防止被雷击中的设备的损坏。避雷器中的雷电能量吸收，主要是氧化锌压敏电阻和气体放电管。

基于防雷器的防护想要取得理想的效果，应注重“在合适的地方合理地装设合适的防雷器”，防雷器的选择十分重要。 ⒈进入建筑物的各种设施之间的雷电流分配情况如下：约有50%的雷电流经外部防雷装置泄放入地，另有50%的雷电流将在整个系统的金属物质内进行分配。这个*估模式用于估算在LPAOA区、LPZOB区和LPZ1区交界处作等电位连接的防雷器的通流能力和金属导线的规格。该处的雷电流为10/35μs电流波形。在各金属物质中雷电流的分配情况下：各部分雷电流幅值取决于各分配通道有的阻抗与感抗，分配通道是指可能被分配到雷电流的金属物质，如电力线、信号线、自来水管、金属构架等金属管级及其它接地，一般仅以各自的接地电阻值就可以大致估算。在不能确定的情况下，可以认为接是电阻相等，即各金属管线平均分配电流。 ⒉在电力线架空引入，并且电力线可能被直击雷击中时，进入建筑物内保护区的雷电流取决于外引线路、防雷器放电支路和用户侧线路的阻抗和感抗。如内外两端阻抗一致，则电力线被分配到一半的直击雷电流。在这种情况下必须采用具有防直击雷功能的防雷器。 ⒊后续的*估模式用于*估LPZ1区以后防护区交界处的雷电流分配情况。由于用户侧绝缘阻抗远远大于防雷器放电支路与外引线路的阻抗，进入后续防雷区的雷电流将减少，在数值上不需特别估算。一般要求用于后续防雷区的电源防雷器的通流能力在20kA（8/20μs）以下，不需采用大通流能力的防雷器。 后续防雷区防雷器的选择应考虑各级之间的能量分配和电压配合，在许多因素难以确定时，采用串并式电源防雷器是个好的选择。串并式是根

气体放电管介绍及使用注意事项

气体放电管介绍及使用注意事项 气体放电管 气体放电管包括二极管和三极管，电压范围从75V—3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。 气体放电管包括贴片、二极管和三极管，电压范围从75V—3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。 放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。 优点：绝缘电阻很大，寄生电容很小，浪涌防护能力强。 缺点：在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，部分型号会出现续流现象，长时间续流会导致失效，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。 结构简介 放电管的工作原理是气体放电。 当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平。 五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同，有较好的放电对称性，可适用于多线路的保护。（常用于通信线路的保护） 注意事项 接地连线应当具有尽量短的长度 接地连线应具有足够的截面，以泄放暂态大电流。 放电管的失效模式 放电管受到机械碰撞，超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后，将发生故障。 故障的模式（即失效模式）有两种：

第一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态；第二种是呈现高放电电压状态。 开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性： 开路故障模式令人难以及时察觉，从而不能采取补救措施。 现在的电源SPD产品中，带有失效报警装置，如声，光报警，颜色变化提示等，这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。 透明的容器(当然常见的是玻璃)中充有某种低压气体。在这气体中放电，会有特殊的现象。比如柔光，弧光，闪光。 导体中的游离电荷是电子承载的，电子是带负电的。当然要从阴极射出。 本文由深圳市瑞隆源电子有限公司提供，专业制造各种防雷器，避雷器，放电管，陶瓷气体放电管等。TEL=+86-755-82908296。

气体放电研究报告

气体放电研究报告 一、气体放电基本理论 1、气体放电的定义 气体放电是人们在自然界与日常生活中常常碰到的现象，如闪电、日光灯等，它一般是指在电场作用下或其他激活方法使气体电离，形成能导电的电离气体。气体放电是产生低温等离子体的主要途径。所谓的低温等离子体是区别于核聚变中高温等离子体而言的。低温等离子体物理与技术在经历了一个由20世纪60年代初的空间等离子体研究向80年代和90年代以材料及微电子为导向的研究领域的重大转变之后，现在已经成为具有全球影响的重要课题，其发展对于高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。 2、气体放电的基本理论 气体放电的经典理论主要有汤森放电理论和流注放电理论等。1903年，为了解释低气压下的气体放电现象，汤森(J．S．Townsend)提出了气体击穿理论，引入了三个系数来描述气体放电的机理，并给出了气体击穿判据。汤森放电理论可以解释气体放电中的许多现象，如击穿电压与放电间距及气压之间的关系，二次电子发射的作用等。但是汤森放电解释某些现象也有困难，如击穿形成的时延现象等；另外汤森放电理论没有考虑放电过程中空间电荷作用，而这一点对于放电的发展是非常重要的。电子雪崩中的正离子随着放电的发展可以达到很高的密度，从而可以明显的引起电场的畸变，进而引起局部电子能量的加强，加剧电离。针对汤森放电理论的不足，1940年左右，H．Raether及Loeb、Meek等人提出了流注(Streamer)击穿理论，从而弥补了汤森放电理论中的一些缺陷，能有效地解释高气压下，如大气压下的气体放电现象，使得放电理论得到进一步的完善。近年来，随着新的气体放电工业应用的不断涌现及实验观测技术的进一步发展，将放电理论与非线性动力学相结合，利用非线性动力学的方法来研究气体放电中的各种现象成为气体放电研究中的重要内容。 3、气体放电的主要类型 通常，低气压、低温等离子体是在1~100Pa的气体中进行直流、射频或微波放电产生的，而大气压下产生低温等离子体的主要方式有电晕放电、电弧放电和介质阻挡放电(DBD)。 比较而言，电晕放电比较微弱且产生的活性粒子效率较低而难以应用于工业生产。电弧放电则与此相反，由于产生的能量密度过高，导致电子与离子的能量较大足以损伤比较脆弱的工件。与此不同的是，介质阻挡放电能比较容易的产生非平衡等离子体，且等离子体的温度、密度适中。 应该说，从目前来看介质阻挡放电是主要的一种大气压放电的实现形式。介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种放电系统。由于介质的存在，可以限制电流的增长，使放电不至于形成火花放电或电弧放电。依赖于放电气体的种类、介质的属性及外加电压的幅值与频率，介质阻挡放电可以呈现三种不同的放

气体放电管基础知识教学提纲

2.1气体放电管 2.1.1简介 气体放电管是在放电间隙内充入适当的气体介质，配以高活性的电子发射材料及放电引燃机构，通过银铜焊料高温封接而制成的一种特殊的金属陶瓷结构的气体放电器件。它主要用于瞬时过电压保护，也可作为点火开关。在正常情况下，放电管因其特有的高阻抗(>1000MΩ)及低电容 (<2pF)特性，在它作为保护元件接入线路中时，对线路的正常工作几乎没有任何不利的影响。当有害的瞬时过电压窜入时，放电管首先被击穿放电，其阻抗迅速下降，几乎呈短路状态，此时，放电管将有害的电流通过地线或回路泄放，同时将电压限制在较低的水平，消除了有害的瞬时过电压和过电流，从而保护了线路及元件。当过电压消失后，放电管又迅速恢复到高阻抗状态，线路继续正常工作。 气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件，它在通信系统的防雷保护中已获得了广泛应用。放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频电子线路的雷电防护具有明显的优势。 气体放电管的基本特点是：通流量容量大，绝缘电阻高，漏电流小。但残压高，反应时间慢(≤100ns)，动作电压精度较低，有续流现象。 Figure 1气体放电外观图 2.1.2气体放电的伏安特性 气体放电管的伏安特性通常与管子的哪些电极间施加什么极性的电压没有关系。现以一个直流放电电压为150V的二极放电管为例，来说明放电管伏安特性的基本特征。下图是按电子元件伏安特性的惯用画法，即以电压为自便量，画作横坐标；以电流为应变量，画作纵坐标。由于电流的范围很大，其变化常达几个数量级，所以电流用对数坐标表示。 如图所示的伏安特性上，当逐渐增加两电极间的电压时，放电管在A点放电，A点的电压称为放电管的直流放电电压。在A到B之间的这段伏安特性上，其斜率（即动态电阻du/di）是负的，称为负阻区。如果200V的直流电压源经1MΩ的电阻加到放电管上，放电管即工作在此区间，这时的放电具有闪变特征。BC段为正常辉光放电区，在此区间内电压基本不随电流而变，当辉光覆盖整个阴极表面时，电流再增加，电压也不增加。CD段称为异常辉光放电区。直流放电电压为90V~300V放电管，其辉光放电区BD的最大电流一般在0.2A～1.5A 之间。当电流增加到足够大时放电E点突然进入电弧放电区，即使是同一个放电管，放电由辉光转入电弧时的电流值也是不能精确重复的。在电弧放电时，处在电场中加速了的正离子轰击阴极表面，阴极材料被溅射到管壁上，阴极被烧蚀，使间隙距离增加，管壁绝缘变坏。在采用合适的材料后，放电管可以做到导通10KA、8/20μs电流数百次。在电弧区，放电管

气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理

气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理 上传者：dolphin 由于压敏电阻（VDR）具有较大的寄生电容，用在交流电源系统，会产生可观的泄漏电流，性能较差的压敏电阻使用一段时间后，因泄漏电流变大可能会发热自爆。为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。图1 中，将压敏电阻与气体放电管串联，由于气体放电管寄生电容很小，可使串联支路的总电容减至几个pF。在这个支路中，气体放电管将起一个开关作用，没有暂态电压时，它能将压敏电阻与系统隔开，使压敏电阻几乎无泄漏电流。但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。例如压敏电阻的反应时间为25ns，气体放电管的反应时间为100ns，则图2 的R2、G、R3 的反应时间为150ns，为改善反应时间加入R1 压敏电阻，这样可使反应时间为25ns。 金属氧化物压敏电阻（MOV）的电压-电流特性见图3，金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数见表1。气体放电管（GDT）的电压-电流特性见图4，气体放电管（GDT）特性参数见表2。

金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数 由于浪涌干扰所致，一旦加在气体放电管两端的电压超过火花放电电压（图4 的u1）时，放电管内部气体被电离，放电管开始放电。放电管端的压降迅速下降至辉光放电电压（图4 的u2）（u2 在表2 中的数值为140V 或180V，与管子本身的特性有关），管内电流开始升高。随着放电电流的进一步增大，放电管便进入弧光放电状态。在这种状态下，管子两端电压（弧光电压）跌得很低（图4的u3）（u3 在表2 中数值为15V 或20V，与管子本身的特性有关），且弧光电压在相当宽的电流变动范围（从图4 的i1→i2 过程中）内保持稳定。因此，外界的高电压浪涌干扰，由于气体放电管的放电作用，被化解成了低电压和大电流的受保护情况（u3 和i2），且这个电流（从图4 的i2→i3）经由气体放电管本身流回到干扰源里，免除了干扰对灯具可能带来的危害。随着浪涌过电压的消退，流过气体放电管的电流降到维持弧光放电状态所需的最小值以下（约为10mA~100mA，与管子本身的特性关）,弧光放电便停止，并再次通过辉光放电状态后，结束整个放电状态（熄弧）。

气体放电分类及其应用前景

本科毕业论文(设计) 题目：气体放电的分类探究及其应用前景 学院：物电学院 班级：四班 姓名：滑跃 指导教师：王萍职称：教授 完成日期：2013 年 5 月日

一、 汤生放电理论 二、 辉光放电 三、 弧光放电 四、火 花放电 五、电晕放电 气体放电分类探究及其应用前景 摘要：由于在不同的物理条件下，由于占主导地位的基本物理过程不同，会产生并对应用前景进各种不同形式的气体放电现象。为了对各种放电现象及其类型有个深入的了解，行探究。 关键词：气体放电、类型分类、汤生放电、辉光放电、火花放电、弧光放电、应用前景

引言：气体放电等离子体作为物质的第四态，其物性及规律与固态、液态、气态的各不相同。我们知道，气态放电等离子体是由电子、各种离子、原子组成的，远比气体、液体、固体复杂，其中发生着大量各不相同的基本过程。气体放电时等离子体物理的一个重要组成部分，气体放电现象时通过气体以后由电离了的气体表现出来的。研究气体放电的目的是要了解这种电离了的气体在各种条件下的宏观现象及其性质，同时研究其中所发生的的微观过程，并进一步把这两者联系起来，由表及里地掌握气体放电的机理。可见气体放电现象的主要任务是研究各种气体放电现象的物理过程及其内在规律。在自然界和人们的日常生活中几乎经常碰到气体放电现象，犹如大气的电离层、太阳风、日冕和闪电等都是自然界的气体放电现象。现在对气体放电的类型进行分类阐述并对其应用前景进行研究探讨。

气体放电的分类：在不同的物理条件下，由于占主导地位的基本物理过程不同，会产生各种不同形式的气体放电现象。按维持放电是否必须有外界电离源把放电分为非自持放电和自持放电；按放电参量是否随时间变化分为稳态放电和非稳态放电；可根据阴极的工作方式分为冷阴极放电和热阴极放电；可按工作气压的高低分为低气压放电、高气压放电和超高压放电；根据以哪一种基本过程占优势以及电子离子在放电过程中运动的特点为依据可以分为 真空放电：不发生带电粒子与中性原子间的碰撞等过程，放电电流靠真空中电子的运动维持。 无声放电：⑴电荷通过空气泄漏，⑵气体中的无声非自持放电，⑶电晕放电的迁移区 雪崩放电：⑴非自持汤生放电⑵汤生放电的阴极区⑶汤生放电和辉光放电的过渡形式⑷辉光放电和电弧放电间过渡形式中的阴极区 脉冲流光放电：各种火花放电和脉冲流光放电的起始阶段

陶瓷气体放电管工作原理及选型应用

陶瓷气体放电管工作原理及选型应用 、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（≥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）。 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。 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/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。 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。

气体放电管在浪涌抑制电路的应用

气体放电管在浪涌抑制电路的应用摘要：阐述了浪涌电压产生的机理，介绍了气体放电管的工作原理、特性参数和在浪涌抑制电路中的应用。 关键词：浪涌电压抑制；气体放电管；应用 1 浪涌电压的产生和抑制原理 在电子系统和网络线路上，经常会受到外界瞬时过电压干扰，这些干扰源主要包括：由于通断感性负载或启停大功率负载，线路故障等产生的操作过电压；由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。这种过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰。浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。消除浪涌噪声干扰，防止浪涌危害一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。为了避免浪涌电压损害电子设备，一般采用分流防御措施，即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接，使浪涌电流分流入地，达到削弱和消除过电压、过电流的目的，从而起到保护电子设备安全运行的作用。 2 浪涌电压抑制器件分类 浪涌电压抑制器件基本上可以分为两大类型。第一种类型为橇棒（crow bar）器件。其主要特点是器件击穿后的残压很低，因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放，而且也使功耗大大降低。另外该类型器件的漏电流小，器件极间电容量小，所以对线路影响很小。常用的撬棒器件包括气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关（CSSPD）等。 另一种类型为箝位保护器，即保护器件在击穿后，其两端电压维持在击穿电压上不再上升，以箝位的方式起到保护作用。常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV)，瞬态电压抑制器（TVS）等。 3 气体放电管的构造及基本原理 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，基本外形如图1所示。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。 (a) BB型(b)BBS型 图1 气体放电管的基本外形 4 气体放电管与其它浪涌抑制器件参数比较 1）火花间隙（Arc chopping） 为两个形状象牛角的电极，彼此间有很短的距离。当两个电极间的电位差达到一定程度时，间隙被击穿打火放电，由此将过电流释放入地。 优点：放电能力强，通流容量大（可做到100kA以上），漏电流小； 缺点：残压高（2～4kV），反应时间慢（≤100ns），有跟随电流（续流）。 2）金属氧化物压敏电阻（Metal oxside varistor）

放电管介绍及选型(详解)

放电管介绍及选型(详解)

放电管特性及选用 吴清海 放电管的分类 放电管主要分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。 气体放电管主要有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。其工作原理为，当加在气体放电管两端的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，可以瞬间通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压可以低到30V以内。气体放电管同流量大，但动作电压较难控制。 半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO 时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两端的电压维持在很低（约20V以下）时就可以维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌保护后级设备的作用。半导体放电管的保护机理和应用方式和气体放电管相同。半导体放电管动作电压控制精确，通流量较小。

放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，所以放电管属于开关型的SPD。当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳定残压低，保护效果较好；耐流能力较大；在使用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。 气体放电管 气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成；其电气性能主要取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一般密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。放电管主要由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu焊片和惰性气体组成。 在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到一定能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进过程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生

气体放电管简介

气体放电管简介 气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件，它在通信系统的防雷保护中已获得了广泛应用。放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频电子线路的雷电防护具有明显的优势。放电管保护特性的不足之处在于其放电时延较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。为了改善放电管的保护特性，先进的制造工艺正应用于放电管新型产品的开发中，随着保护特性的不断改善，放电管在电子设备与电子系统防雷保护应用中的适应性正在增强。 第一节结构简介 放电管的工作原理是气体放电。当放电管两级之间施加一定压力时，便在极间产生不均匀电场，在此电场作用下，管内气体开始游离，当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时，两极之间间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，这种残压一般很低，从而使得与放电管并联的电子设备免受过电压的损坏。 早期的放电管是以玻璃作为管子的封装外壳，现已改用陶瓷作为封装外壳，放电管内充入电器性能稳定的惰性气体（如氩气和氖气等），放电电极一般为两个、三个或五个，电极之间由惰性气体隔开。按电极个数的设置来划分，放电管可分为二极、三极和五极放电管。图1给出了一个陶瓷二极放电管的结构示意图，它由纯铁电极、镍铬钴合金帽、银铜焊帽和陶瓷管体等主要部件构成。管内放电电极上涂敷有放射性氧化物，管内内壁也涂敷有放射性元素，用于改善放电特性。放电电极主要有针形和杯形两种结构，在针形电极的放电管中，电极与管体壁之间还要加装一个圆筒热屏，该热屏可以使陶瓷管体受热趋于均匀，不致出现局部过热而引起管断裂。热屏内也涂敷放射性氧化物，以进一步减小放电分散性。在杯形电极的放电管中，杯口处装有钼网，杯内装有铯元素，其作用也是减小放电分散性。图－2给出了一个三极放电管的结构示意图，它也是由纯铁电极、镍铬钴合金帽、银铜焊帽和陶瓷管体等主要部件构成。与二极放电管不同，在三极放电管中增加了镍铬钴合金圆筒，作为第三电极，即接地电极。五极放电管的主要部件与二、三极放电管基本相同，它具有较好的放电对称性，可适合于多线路的保护。 1—陶瓷管2—银铜焊帽 3—金属管帽 1—银铜焊帽2—金属管帽 2—接地电极4—电极引线 5—陶瓷管 图1陶瓷二级放电管结构示意图 图2三级放电管结构示意图 第二节伏安特性 气体放电管的伏安特性通常与管子的哪些电极间施加什么极性的电压没有关系。现以一个直流放电电压为150V的二极放电管为例，（其伏安特性如图3所示），来说明放电管伏安特性的基本特征。图3是按电子元件伏安特性的惯用画法，即以电压为自便量，画作横坐标；以电流为应变量，画作纵坐标。由于电流的范围很大，其变化常达几个数量级，所以电流用对数坐标表示。 在图3所示的伏安特性上，当逐渐增加两电极间的电压时，放电管在A点放电，A点的电压称为放电管的直流放电电压。在A到B之间的这段伏安特性上，其斜率

高电压技术中的气体放电及其应用探析

高电压技术中的气体放电及其应用探析 气体放电是一种重要的放电现象，广泛地存在于人们的日常生活中，并且在工业中获得了广泛地应用，研究气体放电对于认识和了解科技发展水平具有重要的意义。本文阐述了气体放电的产生条件和气体放电等离子体的特性，并且介绍了高电压技术中的气体放电及其应用探析。 标签：高电压技术;气体放电;应用 引言 众所周知，对气体施加一定的电压后，气体会发生放电现象，也就是说气体发生导电，不具有绝缘的特性，此时形成了等离子体。气体放电被广泛地应用于科学研究和工业中，同时，气体放电在人们的日常生活中也广泛地存在，例如闪电、日光灯等。因此，研究和认识气体放电对于了解当今的科学技术发展水平具有重要意义。 1.高电压技术中的气体放电概论 在电力系统中，气体是一种应用得相当广泛的绝缘材料。如架空输电线、母线、隔离开关的断口处等都是完全依靠空气作为绝缘的。还有些虽然不完全依靠空气作为绝缘，但空气包围在它们的外部，构成绝缘的一部分。SF6气体从被发现至今仅一百余年的历史，它作为高压绝缘材料的广泛应用促进了输变电技术及高压绝缘技术的飞速发展。气体有着固体和液体等其它绝缘介质所没有的优良特性，比如气体不存使用寿命的问题;常用的绝缘气体如空气、氮气以及SF6气体化学稳定性好，不燃不爆，有很高的可靠性和安全性。气体绝缘开关（GasInsulated Switchgear简称GIS）由于具有占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小等优点，加之在经济上的优越性和技术上的先进性，已被广泛的应用于高压输变电系统。而且气体放电理论的实验和研究成果不但为高电压绝缘技术发展提供坚实的理论基础，也同时促进了其他学科的技术进步与发展，包括等离子体刻蚀、等离子体推进、磁流体发电、加速器气体激光器等新兴技术领域。 2.气体放电研究现状 气体放电是研究放电过程中各种带电粒子的产生、消失、相互作用以及运动规律的学科。依气体压力、施加电压、电极形状、电源频率的不同，气体放电有多种多样的形式。主要的形式有暗放电、辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、高频放电等。近年来，气体放电在磁流体发电、等离子体切割及等离子体推进和受控热核反应等方面都得到飞速发展和具体应用。 与其他物理学科一样，对气体放电的研究也是通过在实验研究的基础上进行理论探索的方式进行的。从1858年电子被发现开始，对于气体放电的研究就没有停止过，大量研究取得的丰硕的成果不仅奠定了气体放电学科的理论基础，而

放电管原理及选型使

放电管的原理及选型使 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（≥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）。 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。 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/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。 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8/20μs波（短波）和10/1000μs波（长波）冲击放电电流两种。常用的是8/20μs波。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。 5、命名规则

气体放电管

气体放电管 气体放电管是一种开关型保护器件，图是气体放电管的原理图符号。 气体放电管的工作原理是气体放电。当两极间的电压足够大时，极间间隙将被放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，类似短路。导电状态下两极间维持的电压很低，一般在20～50V之间，因此可以起到保护后级电路的效果。气体放电管的主要指标有响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容及续流遮断时间。 气体放电管的响应时可以达到数百ns以至数s，在保护器件中是最慢的。当线缆上的雷击过电压使防雷器中的气体放电管击穿短路时，初始的击穿电压基本为气体放电管的冲击击穿电压，一般在600V 以上。放电管击穿导通后，两极间维持电压下降到20～50V。另一方面，气体放电管的通流量比压敏电阻和TVS管要大。气体放电管与TVS等保护器件合用时应使大部分的过电流通过气体放电管泄放，因此气体放电管一般用于保护电路的最前级，其后级的保护电路由压敏电阻或TVS管组成。这两种器件的响应时间很快，对后级电路的保护效果更好。气体放电管的绝缘电阻非常高，可以达到千兆欧姆的量级。极间电容的值非常小，一般在5pF以下。极间漏电流非常小，为nA 级。因此气体放电管并接到线路上对线路基本不会构成什么影响。

气体放电管的续流遮断是设计电路需要重点考虑的一个问题。如前所述，气体放电管在导电状态下续流维持电压一般为20～50V。在直流电源电路中应用时，如果两线间电压超过15V，则不可以在两线间直接应用放电管，在50Hz交流电源电路中使用时，虽然交流电压有过零点，可以实现气体放电管的续流遮断，但气体放电管类的器件在经过多次导电击穿后，其续流遮断能力将大大降低，长期使用后，在交流电路的过零点也不能实现续流遮断。因此，在交流电源电路的相线对保护地线、中线对保护地线单独使用气体放电管是不合适的。在以上的线对之间使用气体放电管时需要与压敏电阻串联。在交流电源电路的相线对中线的保护中基本不使用气体放电管。 在防雷电路的设计中，应注重气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量等参数值的选取。设置在普通交流线路上的放电管，要求它在线路正常运行电压及其允许的波动范围内不能动作，则它的直流放电电压应满足：min（Ufdc） 1.8 U。式中，Ufdc为直 P 流击穿电压；min（Ufdc）为直流击穿电压的最小值； U为线路正常 P 运行电压的峰值。 气体放电管主要可应用在交流电源口相线、中线的对地保护，直流电源口的工作地和保护地之间的保护，信号口中线对地的保护，射频信号馈线芯线对屏蔽层的保护。 气体放电管的失效模式在多数情况下为开路，因电路设计原因或其他因素导致放电管长期处于短路状态而被烧坏时，也可引起短路的失效模式。气体放电管使用寿命相对较短，以多次冲击后性会下降。

气体放电现象及其应用

气体放电的研究报告 一、气体放电基本理论 仁气体放电的定义 气体放电是人们在自然界与日常生活中常常碰到的现象，如闪电、日光灯等，它一般是指在电场作用下或其他激活方法使气体电离，形成能导电的电离气体。气体放电是产生低温等离子体的主要途径。所谓的低温等离子体是区别于核聚变中高温等离子体而言的。低温等离子体物理与技术在经历了一个由20世纪60年代初的空间等离子体研究向80年代和90 年代以材料及微电子为导向的研究领域的重大转变之后，现在已经成为具有全球影响的重要课题，其发展对于高科技经济的发展及传统工业的改造有着巨大的影响。 2、气体放电的基本理论 气体放电的经典理论主要有汤森放电理论和流注放电理论等° 1903年，为了解释低气压下的气体放电现象，汤森(J?S. Townsend)提出了气体击穿理论，引入了三个系数来描述气体放电的机理，并给出了气体击穿判損。汤森放电理论可以解释气体放电中的许多现象，如击穿电压与放电间距及气压之间的关系，二次电子发射的作用等。但是汤森放电解释某些现象也有困难，如击穿形成的时延现象等：另外汤森放电理论没有考虑放电过程中空间电荷作用，而这一点对于放电的发展是非常重要的。电子雪崩中的正离子随着放电的发展可以达到很鬲的密度，从而可以明显的引是电场的畸变，进而引起局部电子能量的加强.加剧电离。针对汤森放电理论的不足「940年左右,H.Raether及Loeb、Meek 等人提出了流注(Streamer) 击穿理论，从而弥补了汤森放电理论中的一些缺陷，能有效地解释离气压下，如大气压下的气体放电现象，使得放电理论得到进一步的完弄。近年来，随着新的气体放电工业应用的不断涌现及实验观测技术的进一步发展，将放电理论与非线性动力学相结合，利用非线性动力学的方法来研究气体放电中的各种现象成为乞体放电研究中的重要内容。 3、气体放电的主要类型 通常，低气压.低温等离子体是在广100Pa的气体中进行直流、射频或微波放电产生的,而大气压下产生低温等离子体的主要方式有电晕放电.电弧放电和介质阻挡放电(DBD) o 比较而言，电晕放电比较微弱且产生的活性粒子效率较低而难以应用于工业生产。电弧放电则与此相反，由于产生的能量密度过高，导致电子与离子的能量较大足以损伤比较脆弱的工件。与此不同的是，介质阻挡放电能比较容易的产生非平衡等离子体，且等离子体的温度.密度适中。 应该说，从目前来看介质阻挡放电是主要的一种大气压放电的实现形式。介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种放电系统。由于介质的存在，可以限制电流的增长，使放电不至于形成火花放电或电弧放电。依赖于放电气体的种类、介质的属性及外加电压的幅值与频率，介质阻挡放电可以呈现三种不同的放电模式，即丝状放电、均匀放电与斑图放电。介质阻挡放电在大气压下通常表现为丝状放电，其放电能量大部分集中于放电细丝中，这限制了其工业应用前景。为此研究人员采用多种方法来提高其均匀性。近年来基于介质阻挡放电原理来产生低温等离子体，尤其是大气压下均匀辉光放电(APGD)的研究受到国内外关注。通常激励介质阻挡放电的电源是工频或高频交流电源，随着脉冲电源技术的发展，近年来脉冲鬲压也被用于激励介质阻挡放电，并被证明能较好地改昙均匀性并提鬲放电效率。

挑选陶瓷气体放电管的技巧

挑选陶瓷气体放电管的技巧 优恩半导体（UN） 凡是有过电压发生的地方，就有陶瓷气体放电管的用武之地，但要用好陶瓷气体放电管则需要根据实际工作线路参考陶瓷气体放电管的各项指标选用适当的陶瓷气体放电管，否则会适得其反。以下是在设计及使用时必须注意的几点： 1)陶瓷气体放电管的加入不能影响线路的正常工作，这就要保证陶瓷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。据此确定所需陶瓷气体放电管的标称直流击穿电压值。例如：在电话线的过电压防护中，常态时，电话线两线间的电压为48V，但当振铃信号来时，两线间的峰值电压可达175V左右，因此，此时选用的陶瓷气体陶瓷气体放电管的直流击穿电压的下限值必须高于175V，考虑到留点余量，所以一般选用直流击穿电压值下限为190V(标称直流击穿电压值为230V)的陶瓷气体陶瓷气体放电管。 2)确定线路所能承受的最高瞬时电压值，要确保陶瓷气体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，陶瓷气体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。这是陶瓷气体放电管的一个最重要的指标。例如：上例所述的电话线上，如果只用于保护一般的电话机，则只需选用冲击击穿电压小于800V(实测典型值为650V左右)的陶瓷气体放电管，但若被保护对象为更精密的设备(如传真机等)，则可选用我公司陶瓷气体放

电管(实测典型值不到400V)。 3)根据线路中可能窜入的冲击电流强度，确定所选用陶瓷气体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1kA左右等级)。 4)当过电压消失后，要确保陶瓷气体放电管及时熄灭，以免影响线路的正常工作。这就要求陶瓷气体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陶瓷气体放电管的持续导通(即续流问题)。由于陶瓷气体放电管有一个特点是：维持陶瓷气体放电管持续放电的电压值要远小于陶瓷气体放电管的击穿电压值。一般用户没有测试条件，无法判定此项指标好坏，在此提供一种简单判定办法，以标称直流击穿电压为230V的陶瓷气体放电管为例：找一可调直流稳压电源，在其输出串联一51K左右限流电阻再接到陶瓷气体放电管的二电极，将输出电压由小逐渐调高直至陶瓷气体放电管放电，然后再慢慢调低电源输出电压，观察陶瓷气体放电管熄灭时的电压值，一般的陶瓷气体放电管此值均为60V左右，而我公司以及国际上一流公司的陶瓷气体放电管此值可以做到200V左右。另外，我公司的专用于交流电源防雷，彻底解决了电源防护中的续流问题。 5)若过电压持续的时间很长，陶瓷气体陶瓷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

半导体放电管和气体放电管的基础知识

半导体放电管和气体放电管的基础知识 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，这就为优化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。气体放电管的各种电气特性，如直流击穿电压、冲击击穿电压、耐冲击电流、耐工频电流能力和使用寿命等，能根据使用系统的要求进行调整优化。这种调整往往是通过改变放电管内的气体种类、压力、电极涂敷材料成分及电极间的距离来实现的。气体放电管有二极放电管及三极放电管两种类型。有的气体放电管带有电极引线，有的则没有电极引线。从结构上讲，可将气体放电管看成一个具有很小电容的对称开关，在正常工作条件下它是关断的，其极间电阻达兆欧级以上。当浪涌电压超过电路系统的耐压强度时，气体放电管被击穿而发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，从而可在短时间内限制了浪涌电压的进一步上升。气体放电管就是利用上述原理来限制浪涌电压，对电路起过压保护作用的。 随着过电压的降低，通过气体放电管的电流也相应减少。当电流降到维持弧光状态所需的最小电流值以下时，弧光放电

停止，放电管的辉光熄灭。气体放电管主要用来保护通信系统、交通信号系统、计算机数据系统以及各种电子设备的外部电缆、电子仪器的安全运行。气体放电管也是电路防雷击及瞬时过压的保护元件。气体放电管具有载流能力大、响应时间快、电容小、体积小、成本低、性能稳定及寿命长等特点;缺点是点燃电压高，在直流电压下不能恢复截止状态，不能用于保护低压电路，每次经瞬变电压作用后，性能还会下降。 半导体放电管也称固体放电管是一种PNPN元件，它可以被看作一个无门电极的自由电压控制的可控硅，当电压超过它的断态峰值电压或称作雪崩电压时，半导体放电管会将瞬态电压箝制到元件的开关电压或称转折电压值之内。电压继续增大时，半导体放电管由于负阻效应进入导通状态。只有在当电流小于维持电流时，元件才会复位并恢复到它的高阻抗状态。半导体放电管的优点包括它的快速响应时间，稳定的电气性能参数以及长期使用的可靠性。其响应速度是气体放电管的千分之一，而寿命是气体放电管的10倍以上。半导体放电管是负阻元件，其能量转移特性使之不会被高电压是你坏。这一点是远胜于TVS二极管的。另一方面，半导体放电管也能做到较高的浪涌电流和很低的电容值。 半导体放电管主要用作电子通讯和数据通讯电路的首级和二级过电压保护器。一、半导体放电管的结构和工作原理