氣體放電管:防雷保護元件-中文百科頻道

簡介

氣體放電管是一種間隙型的防雷保護組件，它在通信系統的防雷保護中已獲得了廣泛的應用。放電管常用于多級保護電路中的第一級或前兩級，起洩放雷電瞬時過電流和限制過電壓作用，由于放電管的極間絕緣電阻很大，寄生電容很小，對高頻信号線路的雷電防護有明确的優勢。放電管保護特性的主要不足之處在于其放電時延較大，動作靈敏度不夠理想，對于波頭上升陡度較大的雷電波難以有效地抑制，在電源系統的雷電防護中存在續流問題。

原理

放電管的工作原理是氣體間隙放電。當放電管兩極之間施加一定電壓時，便在極間産生不均勻電場：在此電場作用下，管内氣體開始遊離，當外加電壓增大到使極間場強超過氣體的絕緣強度時，兩極之間的間隙将放電擊穿，由原來的絕緣狀态轉化為導電狀态，導通後放電管兩極之間的電壓維持在放電弧道所決定的殘壓水平，這種殘壓一般很低，從而使得與放電管并聯的電子設備免受過電壓的損壞。

結構

氣體放電管有的是以玻璃作為管子的封裝外殼．也有的用陶瓷作為封裝外殼，放電管内充入電氣性能穩定的惰性氣體（如氩氣和氖氣等），常用放電管的放電電極一般為兩個、三個，電極之間由惰性氣體隔開。按電極個數的設置來劃分，放電管可分為二極、三極放電管。

陶瓷二極放電管由純鐵電極、鎳鉻钴合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等主要部件構成。管内放電電極上塗覆有放射性氧化物，管體内壁也塗覆有放射性元素，用于改善放電特性。放電電極主要有杆形和杯形兩種結構，在杆形電極的放電管中，電極與管體壁之間還要加裝一個圓筒熱屏，該熱屏可以使陶瓷管體受熱趨于均勻，不緻出現局部過熱而引起管斷裂。熱屏内也塗覆放射性氧化物，以進一步減小放電分散性。在杯形電極的放電管中，杯口處裝有钼網，杯内裝有铯元素，其作用也是減小放電分散性。

三極放電管也是由純鐵電極、鎳鉻钴合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等部件構成。與二極放電管不同，在三極放電管中增加了鎳鉻钴合金圓筒，作為第三極，即接地電極。

存在的問題

1、時延脈沖及續流

從暫态過電壓達到放電管的ufdc（直流放電電壓）到其實際動作放電之間，存在一段時延，的大小取決于過電壓波的波頭上升陡度du/dt。

一般不單獨使用放電管來保護電子設備，而在放電管後面再增加一些保護元件，以抑制這種時延脈沖。

續流：放電管洩放過電流結束以後，被保護系統的工作電壓能維持放電管電弧通道的存在，這種情況稱為續流。續流的存在對放電管本身和被保護系統具有很大的危害性。熔斷器的額定電流高于被保護系統的正常運行電流，其熔斷電流小于放電管在電弧區的續流。這種方法會造成供電和信号傳輸的短時中斷，對于要求不高的電子設備可以接受。

2、狀态翻轉及短路反射

放電管在開始放電時，由開路狀态翻轉為導通狀态，翻轉過程中，暫态電流的變化率di/dt很大，這種迅速變化的暫态電流在空間産生暫态電磁場向四周輻射能量，在附近的電源線和信号線上産生幹擾，或在周圍的電氣回路中産生感應電壓。通常采取的抑制方法有屏蔽、減小耦合和濾波等。

放電管導通後，入射波被反射回去，使得後面的電子設備得到保護，但反射波電流産生的空間電磁場也會向周圍輻射能量，需要加以抑制。