氣體放電管的基本物理特性


氣體放電管是一種間隙式的防雷保護元件,其基本物理特性可以歸納如下:
一、結構與組成
封裝外殼:氣體放電管的外殼通常采用陶瓷材料制成,也有部分早期產品使用玻璃作為封裝外殼。
電極:放電管內包含兩個或多個電極,電極之間由惰性氣體隔開。常用放電管的放電電極一般為兩個或三個。
惰性氣體:放電管內充入電氣性能穩定的惰性氣體,如氬氣和氖氣等。
二、工作原理
氣體放電管的工作原理基于氣體放電現象。當放電管兩極之間施加一定電壓時,便在極間產生不均勻電場。在此電場作用下,管內氣體開始游離。當外加電壓增大到使極間場強超過氣體的絕緣強度時,兩極之間的間隙將放電擊穿,由原來的絕緣狀態轉化為導電狀態。此時,放電管兩極之間的電壓維持在放電弧道所決定的殘壓水平,這種殘壓一般很低,從而使得與放電管并聯的電子設備免受過電壓的損壞。
三、基本物理特性
極間絕緣電阻:氣體放電管的極間絕緣電阻很大,一般大于10^10Ω。這使得放電管在未放電狀態下對電路的影響很小。
寄生電容:放電管的寄生電容很小,一般在2~10pF范圍內。極間電容值可以在很寬的頻度范圍內保持近似不變,且同型號放電管的極間電容值分散性很小。這一特性使得放電管對高頻電子線路的雷電防護具有明顯的優勢。
擊穿電壓
直流擊穿電壓:當外施電壓以一定速率(如500V/s)上升時,放電管產生火花時的電壓稱為直流擊穿電壓。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、電極間的距離等因素。
沖擊擊穿電壓:在具有規定上升陡度的暫態電壓脈沖作用下,放電管開始放電的電壓值稱為其沖擊放電電壓。由于放電管的響應時間或動作時延與電壓脈沖的上升陡度有關,對于不同的上升陡度,放電管的沖擊放電電壓是不相同的。
放電時延:氣體放電管的放電時延較大,一般在幾百納秒甚至微秒級別。這使得放電管對于波頭上升陡度較大的雷電波難以有效地抑制。
功率容量:指氣體放電管所能承受及散發的最大能量。其定義為在固定的電流波形(如8×20μs)下,放電管所能承受及散發的電流。
溫度范圍:氣體放電管的工作溫度范圍一般在-55℃~+125℃之間。
四、應用與注意事項
氣體放電管常用于多級保護電路中的第一級或前兩級,起泄放雷電瞬時過電流和限制過電壓作用。
在使用時,應確保受保護電子設備的正常工作電壓低于氣體放電管的直流擊穿電壓最小值,且有一定余量。
氣體放電管的吸收能力強,但吸收速度較低,適合作為第一次對于浪涌大能量的初級吸收,或配合其他保護器件(如壓敏電阻)一起使用。
綜上所述,氣體放電管具有多種優良的物理特性,使其在通信系統的防雷保護中得到了廣泛的應用。
責任編輯:Pan
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