1、陶瓷氣體(ti) 放電管的加入不能影響線路的正常工作，這就要保證陶瓷氣體(ti) 放電管的直流擊穿電壓的下限值必須高於(yu) 線路的最大正常工作電壓。據此確定所需陶瓷氣體(ti) 放電管的標稱直流擊穿電壓值。例如：在電話線的過電壓防護中，常態時，電話線兩(liang) 線間的電壓為(wei) 48V，但當振鈴信號來時，兩(liang) 線間的峰值電壓可達175V左右，因此，此時選用的陶瓷氣體(ti) 放電管的直流擊穿電壓的下限值必須高於(yu) 175V，考慮到留點餘(yu) 量，所以一般選用直流擊穿電壓值下限為(wei) 190V（標稱直流擊穿電壓值為(wei) 230V）的陶瓷氣體(ti) 放電管。

 

　　2、確定線路所能承受的最高瞬時電壓值，要確保陶瓷氣體(ti) 放電管的衝(chong) 擊擊穿電壓值必須低於(yu) 此值。以確保當瞬間過壓來臨(lin) 時，陶瓷氣體(ti) 放電管的反映速度快於(yu) 線路的反映速度，搶先一步將過電壓限製在安全值。這是陶瓷氣體(ti) 放電管的一個(ge) 最重要的指標。例如：上例所述的電話線上，如果隻用於(yu) 保護一般的電話機，則隻需選用衝(chong) 擊擊穿電壓小於(yu) 800V（實測典型值為(wei) 650V左右）的陶瓷氣體(ti) 放電管，但若被保護對象為(wei) 更精密的設備（如傳(chuan) 真機等），則可選用我公司陶瓷氣體(ti) 放電管（實測典型值不到400V）。

　　3、根據線路中可能竄入的衝(chong) 擊電流強度，確定所選用陶瓷氣體(ti) 放電管必須達到的耐衝(chong) 擊電流能力（如：在室外一般選用10kA以上等級；在入室端一般選用5kA等級；在設備終端處一般選用1kA左右等級）。

　　4、當過電壓消失後，要確保陶瓷氣體(ti) 放電管及時熄滅，以免影響線路的正常工作。這就要求陶瓷氣體(ti) 放電管的過保持電壓盡可能高，以保證正常線路工作電壓不會(hui) 引起陶瓷氣體(ti) 放電管的持續導通（即續流問題）。由於(yu) 陶瓷氣體(ti) 放電管有一個(ge) 特點是：維持陶瓷氣體(ti) 放電管持續放電的電壓值要遠小於(yu) 陶瓷氣體(ti) 放電管的擊穿電壓值。一般用戶沒有測試條件，無法判定此項指標好壞，在此提供一種簡單判定辦法，以標稱直流擊穿電壓為(wei) 230V的陶瓷氣體(ti) 放電管為(wei) 例：找一可調直流穩壓電源，在其輸出串聯一51K左右限流電阻再接到陶瓷氣體(ti) 放電管的二電極，將輸出電壓由小逐漸調高直至陶瓷氣體(ti) 放電管放電，然後再慢慢調低電源輸出電壓，觀察陶瓷氣體(ti) 放電管熄滅時的電壓值，一般的陶瓷氣體(ti) 放電管此值均為(wei) 60V左右，

　　5、若過電壓持續的時間很長，陶瓷氣體(ti) 放電管的長時間動作將產(chan) 生很高的熱量。為(wei) 了防止該熱量所造成的保護設備或者終端設備的損壞同時也為(wei) 了防止發生任何可能的火災，陶瓷氣體(ti) 放電管此時必須配上適當的短路裝置，我們(men) 稱之為(wei) FS裝置(Fail-safe 即“失效保護裝置”)。

　　6、根據應用空間的大小，選擇合適體(ti) 積的陶瓷氣體(ti) 放電管。

一、關(guan) 於(yu) 浪湧電流的解釋

在使用器件對係統進行瞬變幹擾抑製的時候，前提需要清楚使用的場合跟測試的規格標準。繼續上一次推送，先對《GB/T 17626.5 電磁兼容試驗和測量技術 浪湧（衝(chong) 擊）抗擾度試驗》進行分析，規範規定了不測試電壓等級、不同形狀的開路電壓及短路電流測試波形：

對於(yu) 連接到對稱通信線的端口，使用開路電壓波形為(wei) 10/700μs（波前時間10μs，半峰時間700μs）的組合波發生器，這種發生器對應的短路電流波形為(wei) 5/320μs。

而對於(yu) 連接到電源線和短距離信號互連線的端口，使用1.2/50μs的組合波發生器，這種發生器對應的短路電流波形為(wei) 8/20μs。

這兩(liang) 種波形本身不矛盾，數值上的線性是由於(yu) 發生器有效輸出阻抗固定為(wei) 2×(1±10%)Ω，但二者的出現是相互對立的。測試時浪湧發生器輸出波形的判定取決(jue) 於(yu) 負載設備端口的輸入阻抗。當作為(wei) 負載的被測設備端口呈現高阻抗（如端口沒有保護電路，或保護電路斷開或未開始工作）時，判定標準為(wei) 規定的開路電壓波形；當作為(wei) 負載的被測設備端口呈現低阻抗（如保護電路短路）時，判定標準為(wei) 規定的短路電流波形。

二、關(guan) 於(yu) 氣體(ti) 放電管

壓敏電阻的峰值電流承受能力確實很大，但是相對其箝位效果比較差，箝位電壓會(hui) 比較高；於(yu) 此同時由於(yu) 箝位吸收引起的發熱會(hui) 使得其本身結構受損，浪湧衝(chong) 擊次數的增加，其漏電流會(hui) 增大。

氣體(ti) 放電管是雷擊浪湧抑製兩(liang) 大類器件中“開關(guan) 型器件”的代表。放電管本身的寄生電容較小，可看成低電容的對稱開關(guan) ，當放電管兩(liang) 端的電壓高於(yu) 擊穿電壓，開關(guan) 打開直接將浪湧能量泄放到地。

1、氣體(ti) 放電管結構

氣體(ti) 放電管（GDT）又稱陶瓷氣體(ti) 放電管，由金屬電機與(yu) 陶瓷管殼組成的密封氣體(ti) 放電器件，有二極管與(yu) 三級管，一般用於(yu) 對地的過電壓保護。具體(ti) 來講，它是采用金屬化陶瓷絕緣管殼及電焊接技術，將少量氣體(ti) （主要是稀有氣體(ti) 氖、氬）封閉在內(nei) 部。通過改變內(nei) 部氣體(ti) 壓力、電機塗層材料成分及電極間距，可以改變GDT的直流擊穿電壓、衝(chong) 擊擊穿電壓、工頻耐流能力及壽命等。

氣體(ti) 放電管工作過程可解釋為(wei) ：A、當加在氣體(ti) 放電管兩(liang) 端電壓超過擊穿電壓時，放電管氣體(ti) 被電離，放電管開始放電。放電管兩(liang) 端的電壓迅速下降至輝光放電電壓，管內(nei) 電流開始升高（70~150V，與(yu) 管子性質有關(guan) ，下同）。B、管內(nei) 電流進一步增大，放電管內(nei) 部稀有氣體(ti) 進入放電狀態，此時管子兩(liang) 端電壓很低（10~35V），這個(ge) 狀態會(hui) 保持一段時間。C、當流過GDT的電流降到維持放電狀態的電壓一下（10~100mA），放電停止，放電結束，恢複原來電壓值。

放電過程由於(yu) 稀有氣體(ti) 放電消耗能量很小，氣體(ti) 放電管本身損耗能量很小，能量基本泄放到地。因為(wei) 氣體(ti) 放電需要一個(ge) 過程，所以氣體(ti) 放電管的相應時間比較長，一般幾百ns甚至μs。

2、特征參數

氣體(ti) 放電管的工作過程是：當電壓超過擊穿電壓時，氣體(ti) 放電管放電，並將浪湧能量直接泄放到地，等管子電流低於(yu) 放電電流時，結束放電。常作為(wei) 選型考慮的有下麵一些參數：

1）直流擊穿電壓（DC spark-overvoltage）：係統工作在一個(ge) 低上升率（測試波形dv/dt≤100V/s）電壓波形時測得的擊穿電壓，一般是一個(ge) 電壓區間。代表了受保護係統可正常工作範圍。

2）衝(chong) 擊（或浪湧）擊穿電壓（Impulsespark-over voltage）：係統工作在一個(ge) 高上升率（1kV/μs，或用100 V/μs 、5kV/μs）電壓波形時測得的擊穿電壓，一般是一個(ge) 電壓區間，代表了一般防護時的擊穿電壓。

3）標稱放電電流（使用壽命Service life）：

①通過50Hz交流電流的額定有效值，通常規定放電10次（每次放電時間1s）可通過最大電流有效值、單次（放電0.18s，連續9個(ge) 周波）使用可通過最大電流有效值。

②8/20μs波形的額定放電電流，通常規定單次使用可通過最大放電電流值、放電10次可通過最大電流。

4）絕緣電阻（Insulationresistance）：放電管未著火時，放電管的絕緣電阻值。一般對90V和150V的放電管測試用50V（DC）；其餘(yu) 規格的放電管測試電壓用100V（DC）。要求絕緣電阻為(wei) 1~10GΩ。

5）電容（Capacitance）：放電管電極間電容，一般在2~10pF。

3、使用注意事項

作為(wei) 瞬變幹擾抑製保護器件，氣體(ti) 放電管選型同樣要保證接入電路可以對浪湧電壓進行箝位，又要保證不能影響電路正常工作過程。綜合來講有幾個(ge) 點：

1）受保護電子設備的正常工作電壓要保證低於(yu) 氣體(ti) 放電管的直流擊穿電壓最小值，且有一定餘(yu) 量。

2）氣體(ti) 放電管的吸收能力強，但是吸收速度很低（0.1~0.3μs），適合作為(wei) 第一次對於(yu) 浪湧大能量的初級吸收，或配合壓敏電阻一起使用。

3）氣體(ti) 放電管在浪湧過電壓過去之後，不能馬上熄弧，特別是當保護線路由低阻抗的電源供電時（如由50Hz交流電網供電），由於(yu) 起弧後放電管也是低電阻，導致分壓均勻，熄弧不能馬上實現，實際流過電流可能超過限值很多倍。續流時間過長就容易出現過載而爆裂。對於(yu) 直流電供電的高阻抗就沒有這個(ge) 問題。故使用時應分析端口網絡的阻抗特性。

4）焊接掰動引腳時，同樣應該注意先固定引腳，防止操作過程損傷(shang) GDT內(nei) 部結構。

5）電極引線長度對限壓同樣有很大影響。由於(yu) 引線存在寄生電感以及電阻，瞬態大電流會(hui) 引起瞬間高壓，不利於(yu) 設備保護；PCB走線同樣也需要短而寬的走線，使得電路截麵積盡可能大。

4、應用電路：

1）單隻使用：將線上的浪湧能量泄放到大地。一般線地之間使用單隻氣體(ti) 放電管，可使用兩(liang) 隻二極管或一隻三極管，但實際上兩(liang) 隻二極管不如一隻三極管好。首先，兩(liang) 隻氣體(ti) 放電管的體(ti) 積比單隻三極管的電路體(ti) 積更大。其次，兩(liang) 隻二極管結構特性無法完全一致，放電必定有先後，會(hui) 出現瞬態差模過壓的現象；而三極管不論兩(liang) 邊是否有差異，當其中一側(ce) 開始放電，內(nei) 部氣體(ti) 電離產(chan) 生的自由電子會(hui) 迅速擴散並引起另一部分迅速放電，使得兩(liang) 條線同時泄放能量。

注意：直接使用氣體(ti) 放電管進行共模浪湧抑製的時候，應保證氣體(ti) 放電管放電導通殘壓大於(yu) 線間的壓差的1.7倍，保證氣體(ti) 放電管在吸收浪湧後不會(hui) 因為(wei) 兩(liang) 端電壓過高而導致續流。

為(wei) 了避免氣體(ti) 放電管放電後電流持續，當線地之間電壓差值較大時，也可以在放電管上串聯壓敏電阻等器件限製續流。這樣做雖然使得兩(liang) 條輸入線的浪湧抑製方式有異，但是可以使得浪湧過後流過氣體(ti) 放電管電流小於(yu) 放電管的維持電流，而非將氣體(ti) 放電管直接串聯在高壓線與(yu) 大地之間。

2）與(yu) 壓敏電阻配合使用：由於(yu) 放電管存在殘留電壓，如果選擇殘留電壓較高的放電管（以滿足最高輸入電壓的1.7倍），放電管的點火擊穿電壓也會(hui) 很高，這可能對一些要求保護電壓比較低的設備也起不到過壓保護作用，為(wei) 此可以選用殘留電壓比較低的放電管與(yu) 壓敏電阻串聯使用，這樣可以降低浪湧電壓的門檻，同時放電管對壓敏電阻也起到一定的保護作用（加到壓敏電阻兩(liang) 端的電壓相對變小了）。

此外，由於(yu) 壓敏電阻本身較大的寄生電容，導致它有較大的漏電流，而氣體(ti) 放電管漏電流很小，使得係統幾乎沒有漏電流。沒有瞬變電壓時，GDT將MOV與(yu) 係統隔開，使得支路漏電流極低。當過壓時，由於(yu) 放電管發電的壓降很低，此時放電管放電，此時主要由壓敏電阻起作用。幹擾過去後又恢複截止狀態將壓敏電阻與(yu) 大地隔開。如果壓敏電阻在吸收浪湧能量過程出現短路失效，也可以通過氣體(ti) 放電管隔開。

另外，在通訊電路中，壓敏電阻必須要與(yu) 放電管串聯起來使用，因為(wei) 壓敏電阻的分布電容非常大（幾百PF到幾千pF），而放電管的分布電容非常小（隻有幾pF），不會(hui) 對信號造成短路。

3）由於(yu) 製造時的參數差異性，氣體(ti) 放電管最好不要進行並聯使用。