氣體放電管采用陶瓷密閉封裝,內部由兩個或數個帶間隙的金屬電極,充以惰性氣體(氬氣或氖氣)構成。當加到兩電極端的電壓達到使氣體放電管內的氣體擊穿時,氣體放電管便開始放電,并由高阻變成低阻,使電極兩端的電壓不超過擊穿電壓。
1)火花間隙(Arc chopping)
為兩個形狀象牛角的電極,彼此間有很短的距離。當兩個電極間的電位差達到一定程度時,間隙被擊穿打火放電,由此將過電流釋放入地。
優點:放電能力強,通流容量大(可做到100kA以上),漏電流小;
缺點:殘壓高(2~4kV),反應時間慢(≤100ns),有跟隨電流(續流)。
2)金屬氧化物壓敏電阻(Metal oxside varistor)
該器件在一定溫度下,導電性能隨電壓的增加而急劇增大。它是一種以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導體非線性電阻。沒有過壓時呈高阻值狀態,一旦過電壓,立即將電壓限制到一定值,其阻抗突變為低值。
優點:通流容量大,殘壓較低,反應時間較快(≤50ns),無跟隨電流(續流);
缺點:漏電流較大,老化速度相對較快。
3)瞬態抑制二極管(Transient voltage suppressor)
亦稱齊納二極管,是一種專門用于抑制過電壓的器件。其核心部分是具有較大截面積的PN結,該PN結工作在雪崩狀態時,具有較強的脈沖吸收能力。
優點:殘壓低,動作精度高,反應時間快(<1ns),無跟隨電流(續流);
缺點:耐流能力差,通流容量小,一般只有幾百安培。
4)氣體放電管(Gas discharge tube)
氣體放電管可以用于數據線、有線電視、交流電源、電話系統等方面進行浪涌保護,一般器件電壓范圍從75~10000V,耐沖擊峰值電流20000A,可承受高達幾千焦耳的放電。
優點:通流量容量大,絕緣電阻高,漏電流小;
缺點:殘壓較高,反應時間慢(≤100ns),動作電壓精度較低,有跟隨電流(續流)。
各種浪涌抑制器件的共同特點為器件在閾值電壓以下都呈現高阻抗,一旦超過閾值電壓,則阻抗便急劇下降,都對尖峰電壓有一定的抑制作用。但各自都有缺點,因此根據具體的應用場合,一般采用上述器件中的一個或者幾個的組合來組建相應的保護電路。
5 氣體放電管的主要參數
1)反應時間指從外加電壓超過擊穿電壓到產生擊穿現象的時間,氣體放電管反應時間一般在μs數量極。
2)功率容量指氣體放電管所能承受及散發的最大能量,其定義為在固定的8×20μs電流波形下,所能承受及散發的電流。
3)電容量指在特定的1MHz頻率下測得的氣體放電管兩極間電容量。氣體放電管電容量很小,一般為≤1pF。
4)直流擊穿電壓當外施電壓以500V/s的速率上升,放電管產生火花時的電壓為擊穿電壓。氣體放電管具有多種不同規格的直流擊穿電壓,其值取決于氣體的種類和電極間的距離等因素。
5)溫度范圍其工作溫度范圍一般在-55℃~+125℃之間。
6)電流—電壓特性曲線以美國克來電子公司CG2-230L氣體放電管為例。
7)絕緣電阻是指在外施50或100V直流電壓時測量的氣體放電管電阻,一般>1010Ω。
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