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气体放电管在浪涌抑制电路的应用

1. 浪涌电压的产生和抑制原理 ：

在电子系统和网络线路上，经常会受到外界瞬时过电压干扰，这些干扰源主要包括：由于通断感性负载或启停大功率负载，线路故障等产生的操作过电压；由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。这种过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流)，是一种瞬变干扰。

            浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。消除浪涌噪声干扰，防止浪涌危害一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。为了避免浪涌电压损害电子设备，一般采用分流防御措施，即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接，使浪涌电流分流入地，达到削弱和消除过电压、过电流的目的，从而起到保护电子设备安全运行的作用。

2. 浪涌电压抑制器件分类 

           浪涌电压抑制器件基本上可以分为两大类型。

             第一种类型为橇棒(crow bar)器件。

             其主要特点是器件击穿后的残压很低，因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放，而且也使功耗大大降低。

             另外该类型器件的漏电流小，器件极间电容量小，所以对线路影响很小。

常用的撬棒器件包括气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关(CSSPD)等。 

               另一种类型为箝位保护器。

                  即保护器件在击穿后，其两端电压维持在击穿电压上不再上升，以箝位的方式起到保护作用。

              常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV)，瞬态电压抑制器(TVS)等。

3. 气体放电管的构造及基本原理 

             气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部由两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体(氩气或氖气)构成，基本外形如图1所示。

             当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管便开始放电，并由高阻变成低阻，使电极两端的电压不超过击穿电压。

4. 气体放电管与其它浪涌抑制器件参数比较：

1) 火花间隙(Arc chopping) 

            为两个形状象牛角的电极，彼此间有很短的距离。当两个电极间的电位差达到一定程度时，间隙被击穿打火放电，由此将过电流释放入地。

             优点：放电能力强，通流容量大(可做到100kA以上)，漏电流小；

             缺点：残压高(2～4kV)，反应时间慢(≤100ns)，有跟随电流(续流)。

2) 金属氧化物压敏电阻(Metal oxide varistor) 

             该器件在一定温度下，导电性能随电压的增加而急剧增大。它是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻。没有过压时呈高阻值状态，一旦过电压，立即将电压限制到一定值，其阻抗突变为低值。

                   优点：通流容量大，残压较低，反应时间较快(≤50ns)，无跟随电流(续流)；

                     缺点：漏电流较大，老化速度相对较快。

3) 瞬态抑制二极管(Transient voltage suppressor) 

                   亦称齐纳二极管，是一种专门用于抑制过电压的器件。其核心部分是具有较大截面积的PN结，该PN结工作在雪崩状态时，具有较强的脉冲吸收能力。

                    优点：残压低，动作精度高，反应时间快(<1ns)，无跟随电流(续流)；

                     缺点：耐流能力差，通流容量小，一般只有几百安培。

4) 气体放电管(Gas discharge tube) 

气体放电管可以用于数据线、有线电视、交流电源、电话系统等方面进行浪涌保护，一般器件电压范围从75～10000V，耐冲击峰值电流20000A，可承受高达几千焦耳的放电。

               优点：通流量容量大，绝缘电阻高，漏电流小；

                缺点：残压较高，反应时间慢(≤100ns)，动作电压精度较低，有跟随电流(续流)。 

              各种浪涌抑制器件的共同特点为器件在阈值电压以下都呈现高阻抗，一旦超过阈值电压，则阻抗便急剧下降，都对尖峰电压有一定的抑制作用。

                   但各自都有缺点,因此根据具体的应用场合,一般采用上述器件中的一个或者几个的组合来组建相应的保护电路。