陶瓷氣體放電管是防雷保護(hù)設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種開關(guān)器件,無論是交直流電源的防雷還是各種信號電路的防雷,都可以用它來將雷電流泄放入大地。其主要特點是:放電電流大,極間電容小(≤3pF),絕緣電阻高(≥109Ω),擊穿電壓分散性較大(±20%),反應(yīng)速度較慢(最快為0.1~0.2μs)。按電極數(shù)分,有二極放電管和三極放電管(相當(dāng)于兩個二極放電管串聯(lián))兩種。其外形為圓柱形,有帶引線和不帶引線兩種結(jié)構(gòu)形式(有的還帶有過熱時短路的保護(hù)卡)。
氣體放電管由封裝在充滿惰性氣體的陶瓷管中相隔一定距離的兩個電極組成。其電氣性能基本上取決于氣體種類、氣體壓力以及電極距離,中間所充的氣體主要是氖或氬, 并保持一定壓力,電極表面涂以發(fā)射劑以減少電子發(fā)射能。這些措施使得動作電壓可以調(diào)整(一般是70伏到幾千伏),而且可以保持在一個確定的誤差范圍內(nèi)。當(dāng)其兩端電壓低于放電電壓時,氣體放電管是一個絕緣體(電阻Rohm》100MΩ)。當(dāng)其兩端電壓升高到大于放電電壓時,產(chǎn)生弧光放電,氣體電離放電后由高阻抗轉(zhuǎn)為低阻抗, 使其兩端電壓迅速降低,大約降幾十伏。氣體放電管受到瞬態(tài)高能量沖擊時,它能以10-6秒量級的速度,將其兩極間的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗ㄟ^高達(dá)數(shù)十千安的浪涌電流。
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用于電源防雷器共模電路中將雷電流泄放入地,也可用在差模電路中與壓敏電阻串聯(lián)而阻斷其漏電流。在信號防雷器中常用于第一級泄放浪涌電流,由于其反應(yīng)速度慢,還要用第二級作限壓保護(hù)。陶瓷氣體放電管屬于開關(guān)組件,導(dǎo)通時兩端電壓很低,不能直接用在有源電路中作差模保護(hù)。必須用時,應(yīng)串聯(lián)限流組件,以防導(dǎo)通時形成過大的電流而損壞,甚至引起火災(zāi);浪涌過后能恢復(fù)至斷路狀態(tài)。
在快速脈沖沖擊下,陶瓷氣體放電管氣體電離需要一定的時間(一般為0.2~0.3μs,最快的也有0.1μs左右),因而有一個幅度較高的尖脈沖會泄漏到后面去。若要抑制這個尖脈沖,有以下幾種方法:
a、在放電管上并聯(lián)電容器或壓敏電阻;
b、在放電管后串聯(lián)電感或留一段長度適當(dāng)?shù)膫鬏斁€,使尖脈沖衰減到較低的電平;
c、采用兩級保護(hù)電路,以放電管作為第一級,以TVS管或半導(dǎo)體過壓保護(hù)器作為第二級,兩級之間用電阻、電感或自恢復(fù)保險絲隔離。
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