气体放电管
气体放电管是一种开关型保护器件,工作原理是气体放电。当两极间电压足够大时
极间间隙将放电击穿,由原来的绝缘状态转化为导电状态,类似短路。导电状态下两极间
维持的电压很低,一般在 20~50V,因此可以起到保护后级电路的效果。气体放电管的主
要指标有:响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、
续流遮断时间。
气体放电管的响应时间可以达到数百 ns 以至数 ms,在保护器件中是最慢的。当线
缆上的雷击过电压使防雷器中的气体放电管击穿短路时,初始的击穿电压基本为气体放电
管的冲击击穿电压,放电管击穿导通后两极间维持电压下降到 20~50V;另一方面,气体
放电管的通流量比压敏电阻和 TVS 管要大,气体放电管与 TVS 等保护器件合用时应使大
部分的过电流通过气体放电管泄放,因此气体放电管一般用于防护电路的最前级,其后级
的防护电路由压敏电阻或 TVS 管组成,这两种器件的响应时间很快,对后级电路的保护效
果更好。气体放电管的绝缘电阻非常高,可以达到千兆欧姆的量级。极间电容的值非常小
一般在 5pF 以下,极间漏电流非常小,为 nA 级。因此气体放电管并接在线路上对线路基
本不会构成什么影响。
气体放电管 GDT通常用于帮助防止电源线、通信线、信号线和数据传输线等灵敏
电信设备受到瞬变浪涌电压导致的损害,这些电压一般是由雷击和设备转换操作造成的。
气体放电管 GDT置于灵敏设备的前面或平行位置,起高阻抗元件的作用,同时不会影响
正常操作的信号。
压敏电阻
压敏电阻是一种限压型保护器件。利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压
敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电
路的保护。压敏电阻的主要参数有:压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。
压敏电阻的响应时间为 ns 级,比空气放电管快,比 TVS 管稍慢一些,一般情况下
用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏电阻的结电容一般在几百到几
千 pF 的数量级范围,很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中,应用在交流电
路的保护中时,因为其结电容较大会增加漏电流,在设计防护电路时需要充分考虑。压敏
电阻的通流容量较大,但比气体放电管小。
压敏电阻的压敏电压(min(U1mA))、通流容量是电路设计时应重点考虑的。在
直流回路中,应当有:min(U1mA)≥(1.8~2)Udc,式中 Udc 为回路中的直流额定工作电压。
在交流回路中,应当有:min(U1mA)≥(2.2~2.5)Uac,式中 Uac 为回路中的交流工作电压
的有效值。上述取值原则主要是为了保证压敏电阻在电源电路中应用时,有适当的安全裕
度。在信号回路中时,应当有:min(U1mA)≥(1.2~1.5)Umax,式中 Umax 为信号回路的
峰值电压。压敏电阻的通流容量应根据防雷电路的设计指标来定。一般而言,压敏电阻的
通流容量要大于等于防雷电路设计的通流容量。
压敏电阻主要可用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路。