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硕凯SOCAY气体放电管UN2E5-90LSMD在射频防护方案上的应用

硕凯电子（Sylvia）

一、应用背景：

1.全球气候变暖，雷雨天气增多

2.射频很多置在室外，易受雷击

3.传输速率高达1Gbps，结电容要求高

4.高浪涌防护的安防设备成为趋势

二、方案应用：

1.医疗器械

2.视频监控

3.光发射机

4.其他射频设备

三、方案说明及注意事项：

1.本方案前端采用一颗GDT，并联与信号线与地线之间，泄放大电流；

2.后端的TVS结电容为1.2pF，不影响数据传输；

https://www.wendangku.net/doc/a110770278.html,S封装为SOD-323，体积小，节约成本；残压低，有效保护射频芯片；

4.本方案满足IEC61000-4-5、GBT17626.5等浪涌标准。

四、防护电路图：

使用硕凯器件：

陶瓷气体放电管GDT：

GDT型号：UN2E5-90LSMD；直流标称电压（V）：90±20%；冲击电流(8/20μS)：5KA；Cp：＜1.0pF；电阻：＞1GΩ。

瞬态抑制器TVS/ESD：

TVS/ESD型号：ESD03V32D-LC；Vrwm：3.0V；Vb：4.0V；防静电能力(接触/空气)：8KV/15KV；结电容（f=1MHz）：1.2pF；封装：SOD-323。

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

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-

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）。

GDT气体放电管2RXXXL-5.5×6参数

2RXXXL-5.5×6 Series Features ●Size:5.5mm*6mm ●Stable breakdown voltage. ●High insulation resistance. ●Low capacitance (≤1pF) ●High holdover voltage ●Storage and operational temperature: -40℃~ +90℃●UL Certificate Number：E511538Applications ●Transient Voltage Surge Suppression(TVSS) ●Cable Telephone Product ●Modems/Cable Modems ●Broadband/CATV/Coaxial Protectors ●Communication Lines ●Power Supplies Specification Status:Draft （mm） Electrical Characteristics (TA = 25 °C unless otherwise noted) Part Number DC Breakdown Voltage Tolerance Impulse Spark-over Voltage Impulse Discharge Current 10hits(5hits each polarity) AC Discharge Current 5 hits Insulation Resistance* Capacitance 100V/s of Vs 1kv/μs8/20μs50Hz GΩ1MHz 2R075L-5.5×6 75V ±20% ≤600V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R090L-5.5×6 90V ±20% ≤600V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R150L-5.5×6 150V ±20% ≤600V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R200L-5.5×6 200V ±20% ≤700V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R230L-5.5×6 230V ±20% ≤700V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R300L-5.5×6 300V ±20% ≤900V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R350L-5.5×6 350V ±20% ≤1000V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R400L-5.5×6 400V ±20% ≤1000V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R470L-5.5×6 470V ±20% ≤1200V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R600L-5.5×6 600V ±20% ≤1400V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R1000L-5.5×6 1000V ±20% ≤2000V 3KA 3A ≥1 ≤1pF 2R2000L-5.5×6 2000V ±20% ≤2700V 2KA 2A ≥1 ≤1pF 1)At delivery AQL 0.65 leave ⅡMilitary Standard 105 E. 2)In ionized mode 3)Test according to ITU-T Rec.k.12 1

陶瓷气体放电管及其主要参数

关于陶瓷气体放电管及其主要参数放大器和光接收机的信号输入、输出接线柱上，通常都和“地”之间接一只陶瓷气体放电管，用以避雷和防止干扰脉冲损坏放大模块、光接收组件。当发生钢绞线和电源线相碰的事故以后，由于陶瓷气体放电管击穿放电持续时间比较长，内部的电极往往融化失效，损坏的比例极高；遭雷击时，也会有较高比例的陶瓷气体放电管损坏。损坏的陶瓷气体放电管有一部分引脚烧断、或短路，比较容易发现和检出，但是有相当一部分从外表上看不出来，也没有短路，维修人员往往以为好的而没有将其更换。损坏的陶瓷气体放电管在修理时必须更换新管，否则，这些光光接收机和放大器极容易遭雷击和脉冲干扰危害而引起放大模块和光接收组件损坏！许多各地同仁反应，修理过的光接收机和放大器比较容易再次损坏，其中最主要的原因就可能就是损坏的陶瓷气体放电管没有更换！更换陶瓷气体放电管时必须注意换进原来型号的管子，因为不同型号的陶瓷气体放电管的性能参数是不一样的。下面简要介绍陶瓷气体放电管的基本结构和基本特性，并附表列出两个厂家的产品参数供同仁参考。陶瓷气体放电管内部有二个相对的针柱形金属电极，每个电极由支架和敷了钡（容易发射电子）的钨丝所组成，极间距离1.2mm左右（因此是互相绝缘的），放电管内部涂有氧化钠和消气剂，充有80～200毫米汞柱的氖气或氩气。有线电视上用的陶瓷放电管的极间电容通常≤2pf，因此它接在光接收机、放大器的信号输出、输入端子上对信号影响极微；陶瓷放电管的击穿放电时间通常≤2微妙（10-6s级），比雷击电流数十微妙的波头时间要短些，因此能保护器件免遭雷击。但是两者的时间处于同一个数量级，而且差距很小，因此陶瓷放电管一定要直接接在光接收机、放大器的信号输出、输入端子上，中间不可有电感线圈隔着，否则会造成延时，致使雷击电流波头电流到达之前不能导通放电，达不到防雷保护的作用。另一种防雷器件叫“压敏电阻”，它的击穿放电时间通常达到10-8s级，比陶瓷气体放电管要快二个数量级，因此是很好的防雷器件，广泛用于交流电源电路的防雷保护。但是它不能代替接在光接收机、放大器信号输入、输出接线柱上的陶瓷气体放电管。因为压敏电阻存在几十微安的漏电流，极间电容也大，取代进去会造成信号损失等问题。陶瓷气体放电管规格型号和参数主要用于有线电视、长话、市话程控交换设备及各种电子、电器设备的防雷、防过电压保护。

放电管工作原理

放电管工作原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，缺点：在于放电时延(即响应时间)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。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）两极放电管的放电分散性比较大，在使用两极放电管时，可能将共模过电压转变为差模过电压，系统中加在放电管两端的系统正常运行电压应低于维持放电的电压，否则会产生续流问题。维持辉光放电的电压值比维持弧光放电的电压值要大。维持管子放电的电压值的测量方法。不同品种的放电管，其维持放电电压值的差异是比较大的。一般在实际应用中，在辉光放电区不容易产生续流，在电弧区可能产

生续流（因为要维持电弧区的续流所需要的电压值比维持辉光放电的电压值要小），这时候就要采取限流措施（如可以使用正温度系数的电阻，熔断器，与压敏电阻串联使用）。响应时间从暂态过电压开始作用于放电管两端的时刻到管子实际放电时刻之间有一个延迟时间，该时间就称为响应时间。响应时间的组成：一是管子中随机产生初始电子-离子对带电粒子所需要的时间，即统计时延；二是初始带电粒子形成电子崩所需要的时间，即形成时延。为了测得放电管的响应时间，需要用固定波头上升陡度du/dt的电压源加到放电管两端测取响应时间，取多次测量的平均值作为该管子的响应时间。限压电路二极和三极放电管保护性能的比较如果A-G极间先放电，在管子内部由气体游离所产生的自由电子会迅速在B-G极间引起碰撞游离，使B-G很快放电当B-G间截止放电后，由于大量带电粒子（电子和离子）的复合作用，使管内的电子数量大为减小，从而迅速抑制另一对电极A-G间的碰撞游离，使该对极间的放电过程很快截止下来。在差模暂态过电压的保护场合，无论是两极放电管还是三极放电管，都存在着一定的问题，因为电子设备要承受两对电极之间的残压之和，对于一些脆弱的电子设备来说，这样的残压之和有时候难以承受。需

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。

放电管介绍及选型(详解)

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

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。

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

避雷器的选择方法

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。串并式是根据现代雷电防护中许多应用场合、保护范围层次区分等特点提出的概念（相对于传统的并式防雷器而言）。其实质是经能量配合和电压分配的多级放电器与滤波器技术的有效结合。串并式防雷有如下特点：应用广泛。不但可

气体放电管技术参数

主要技术参数及使用选择 1．直流放电电压在上升陡度低于100V/s的电压作用下，放电管开始放电的平均电压值称为其直流放电电压。由于放电的分散性，所以，直流放电电压是一个数值范围。 2．冲击放电电压在具有规定上升陡度的暂态电压脉冲作用下，放电管开始放电的电压值称为其冲击放电电压。放电管的响应时间或动作时延与电压脉冲的上升陡度有关，对于不同的上升陡度，放电管的冲击放电电压是不同的。 3．工频耐受电流放电管通过工频电流5次，使管子的直流放电电压及绝缘电阻无明显变化的最大电流称为其工频耐受电流。 4．冲击耐受电流将放电管通过规定波形和规定次数的脉冲电流，使其直流放电电压和绝缘电阻不会发生明显变化的最大值电流峰值称为管子的冲击耐受电流。这一参数是在一定波形和一定通流次数下给出的，制造厂通常给出在8/20us波形下通流10次的冲击耐受电流，也有给出在10/1000us波形下通流300次的冲击耐受电流。 5．绝缘电阻和极间电容放电管的绝缘电阻值很大，厂家一般给出的是绝缘电阻的初始值，约为数千兆欧。绝缘电阻值的降低会导致漏流的增大，有可能产生噪音干扰。放电管的寄生电容很小，极间电容一般在1pF～5pF范围，极间电容在很宽的频率范围内保持近似不变，同型号放电管的极间电容值分散性很小。 6. 直流放电电压的选择从不影响被保护系统正常运行的要求出发，希望放电管的直流放电电压选得高些。但直流放电电压高的管子，冲击放电电压也高；从被保护电子设备的耐受性来说看，希望管子的直流放电电压选得低一些。所以，放电管的支流放电电压应在这两种相互制约的要求之间进行折衷选择。优缺点优点：绝缘电阻很大，寄生电容很小，缺点：在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大

玻璃放电管工作原理及选型应用

玻璃放电管工作原理及选型应用 Socay（Sylvia） 1、产品简述玻璃放电管（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（≥108Ω）、极间电容小（≤0.8pF）、放电电流较大（最大达3kA）、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%）。按它的8/20μs波脉冲放电电流IPP 的大小分为SCC(3kA)、SCB(1kA)、SCA(500A)三个系列。 2、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。 3、特性曲线

4、主要特性参数 ①直流击穿电压 ②通流量 ③电容值 ④绝缘电阻 ⑤浪涌寿命 5、命名规则

6、封装及分类 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）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。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%。