第四讲：气体放电管如何保护电路不受雷电浪涌的损坏

导读：电子设备自身的启停或故障以及雷击注入的巨大脉冲电流都是造成浪涌的原因，因此，电路设计中对于浪涌的抑制是必须要做的工作，气体放电管则是最常用的浪涌抑制器，通常用在一级或二级保护，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压的作用。本文就来详细讲解气体放电管的原理以及如何应用在电路中的。

1、气体放电管的功能及原理

气体放电管一般采用陶瓷作为封装外壳，放电管内充满电气性能稳定的惰性气体，放电管的电极一般有两个电极、三个电极和五个电极三种结构。当在放电管的极间 施加一定的电压时，便在极间产生不均匀的电场，在电场的作用下，气体开始游离，当外加电压达到极间场强并超过惰性气体的绝缘强度时，两极间就会产生电弧，电离气体，产生“负阻特性”，从而马上由绝缘状态转为导电状态。即电场强度超过气体的击穿强度时，就引起间隙放电，从而限制了极间电压。也就是说在无浪涌 时，处于开路状态，浪涌到来时，放电管内的电极板关合导通。浪涌消失时，极板恢复到原来的状态。

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，它是一种开关型的防雷保护器件，一般用于防雷工程的第一级或第二级的保护上，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。

推荐阅读：气体放电管在浪涌抑制电路中的应用

2、气体放电管的主要技术参数

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。