氣體放電管是一種間隙型的防雷保護(hù)組件，在通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。它常被用于多級(jí)保護(hù)電路中的第一級(jí)或前兩級(jí)，主要起泄放雷電瞬時(shí)過(guò)電流和限制過(guò)電壓的作用。氣體放電管的極間絕緣電阻很大，寄生電容很小，這使得它在對(duì)高頻信號(hào)線路的雷電防護(hù)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，氣體放電管的主要不足之處在于其放電時(shí)延較大，動(dòng)作靈敏度不夠理想，對(duì)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(tǒng)的雷電防護(hù)中還存在續(xù)流問(wèn)題。常見(jiàn)的氣體放電管有二極放電管和三極放電管，其封裝外殼材料多為陶瓷，因此也被稱(chēng)為陶瓷放電管。
一、工作原理
氣體放電管的工作原理基于氣體間隙放電。當(dāng)在放電管兩極之間施加一定電壓時(shí)，極間會(huì)產(chǎn)生不均勻電場(chǎng)。在此電場(chǎng)的作用下，管內(nèi)氣體開(kāi)始游離。隨著外加電壓的增大，當(dāng)極間場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)氣體的絕緣強(qiáng)度時(shí)，兩極之間的間隙將被擊穿放電，由原來(lái)的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)。導(dǎo)通后，放電管兩極之間的電壓會(huì)維持在由放電弧道決定的殘壓水平，這種殘壓通常很低，從而能夠有效地保護(hù)與放電管并聯(lián)的電子設(shè)備免受過(guò)電壓的損壞。
二、氣體放電管與 TVS 管的區(qū)別
氣體放電管和 TVS 管在應(yīng)用場(chǎng)景、反應(yīng)時(shí)間和通流能力等方面存在顯著差異。氣體放電管主要用于通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)，而 TVS 管則廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的過(guò)電壓保護(hù)。在反應(yīng)時(shí)間方面，TVS 管的反應(yīng)速度最快，可達(dá)皮秒級(jí)；壓敏電阻稍慢，為納秒級(jí)；而氣體放電管的反應(yīng)時(shí)間則通常為幾十個(gè)納秒甚至更長(zhǎng)。在通流能力方面，TVS 管的通流能力相對(duì)較小，通常只有幾百安培；壓敏電阻的通流能力介于 TVS 管和氣體放電管之間，能夠通過(guò)數(shù) KA 到數(shù)十 KA 的單次 8/20μS 浪涌電流；氣體放電管的通流能力最大，通常可以導(dǎo)通數(shù)百次的十 KA 級(jí)別 8/20μS 浪涌電流。從放電原理來(lái)看，TVS 管基于二極管雪崩效應(yīng)，壓敏電阻器基于氧化鋅晶粒間的勢(shì)壘作用，而氣體放電管則是基于氣體擊穿放電。在承壓能力方面，TVS 管的承壓能力通常在 5.5V 到 550V 之間，壓敏電阻的承壓能力范圍從 10V 到 9000V，而氣體放電管的承壓能力則從 75V 到 3500V 不等。
三、氣體放電管的選型要點(diǎn)
選型時(shí)，需綜合考慮多個(gè)參數(shù)，以確保氣體放電管能夠有效地保護(hù)電路免受過(guò)壓和過(guò)流的損害，同時(shí)滿足特定的應(yīng)用需求。以下是氣體放電管選型時(shí)需要考慮的關(guān)鍵參數(shù)：
工作電壓 ：氣體放電管的直流擊穿電壓取值應(yīng)大于電路工作最大值，通常要求為電路工作電壓的 1.5~2 倍，對(duì)于交流電源則為有效值的 1.4 倍。
防護(hù)等級(jí) ：根據(jù)電路的防護(hù)等級(jí)確定通流量，要求額定通流量的 2 倍以上，該值與測(cè)試電壓和波形有關(guān)。
耐壓測(cè)試 ：器件的直流擊穿電壓必須大于耐壓測(cè)試電壓。
信號(hào)速率 ：在信號(hào)接口防護(hù)中，需考慮結(jié)電容大小，高速信號(hào)線上應(yīng)選擇結(jié)電容小的器件。
直流擊穿電壓 ：代表系統(tǒng)工作在一個(gè)低上升率電壓波形時(shí)的擊穿電壓，是一個(gè)電壓區(qū)間，表示受保護(hù)系統(tǒng)可正常工作的范圍。
沖擊擊穿電壓 ：代表系統(tǒng)工作在一個(gè)高上升率電壓波形時(shí)的擊穿電壓，也是一個(gè)電壓區(qū)間，表示一般防護(hù)時(shí)的擊穿電壓。
標(biāo)稱(chēng)放電電流 ：包括通過(guò) 50Hz 交流電流的額定有效值和 8/20μs 波形的額定放電電流，表示耐交流電流和耐短波電流的能力。
絕緣電阻 ：放電管未擊穿時(shí)的絕緣電阻值，一般要求為 1~10GΩ。
電容 ：放電管電極間的電容，通常在 2~10pF 之間。
氣體放電管作為通信系統(tǒng)防雷保護(hù)的關(guān)鍵組件，憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在電路保護(hù)中發(fā)揮著重要作用。然而，任何保護(hù)器件都有其局限性，在選型和使用過(guò)程中，需充分考慮各種因素，以實(shí)現(xiàn)最佳的保護(hù)效果。通過(guò)合理選型和應(yīng)用，氣體放電管能夠?yàn)楝F(xiàn)代電子設(shè)備提供可靠的安全保障。
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