压敏电阻器与气体放电管配合使用的主要特性探析
气体放电管与氧化锌压敏电阻组合使用方法的分析
气体放电管与氧化锌压敏电阻组合使用方法的分析丘俊伟;黄柳洁;古意瑾【摘要】针对气体放电管与氧化锌(Zn0)压敏电阻组合使用方法的问题,根据Zn0压敏电阻的结构和电气特性与气体放电管的结构理论;得出当Zn0压敏电阻并联在气体放电管不同位置时,即压敏电阻并联的气体放电管数越少,组合型SPD的残压越低;串联气体放电管的数量越多,通过Zn0压敏电阻的电流越小,可以延长压敏电阻的使用寿命;当气体放电管两端的电压达到直流放电电压时,气体放电管迅速导通,使整个组合器件两端电压迅速减小;随着冲击电压的升高残压越大,通流呈线性增加.【期刊名称】《气象研究与应用》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】4页(P133-136)【关键词】气体放电管;Zn0压敏电阻;通流;放射性氧化物【作者】丘俊伟;黄柳洁;古意瑾【作者单位】玉林市气象局,广西玉林537000;贺州市气象局,广西贺州542800;贺州市气象局,广西贺州542800【正文语种】中文【中图分类】P49放电管的工作原理是根据间隙放电原理。
将电压施加在放电管的两极时，两极间出现不均匀电场的现象，气体放电管内的空气变得活跃，外施电压不断地提升。
当其超过放电管内气体的绝缘强度时，管内的电极将被击穿，绝缘状态下变成了导电状态。
导通后的残压水平由放电弧道决定，这种残压通常比较低，由此，与放电管连接的电子设备不会受到过电压引起的损坏。
气体放电管用玻璃作为包装管，有些用陶瓷作为封装，放电管充满惰性气体，电性能稳定，二极管放电管作为常用的放电电极，由惰性气体隔开。
它由电极、导电带和陶瓷绝缘体等主要部件构成。
管体的内表面涂有放射性氧化物，管体内壁还涂有放射性元素以改善放电特性。
1.2 压敏电阻与气体放电管的合用1.2.1 压敏电阻与气体放电管串联当这两个元器件用于交流设备保护时，压敏电阻在会因电磁暂态脉冲或暂态过电压而产生较大的泄漏电流。
两者串联时，放电管起开关作用，当没有暂态过电压的影响，可以从系统中分离出压敏电阻，压敏电阻上的泄漏电流变得很小，可以有效减缓压敏电阻片的老化劣化。
气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理
气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路原理上传者：dolphin由于压敏电阻（VDR）具有较大的寄生电容，用在交流电源系统，会产生可观的泄漏电流，性能较差的压敏电阻使用一段时间后，因泄漏电流变大可能会发热自爆。
为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。
图1 中，将压敏电阻与气体放电管串联，由于气体放电管寄生电容很小，可使串联支路的总电容减至几个pF。
在这个支路中，气体放电管将起一个开关作用，没有暂态电压时，它能将压敏电阻与系统隔开，使压敏电阻几乎无泄漏电流。
但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。
例如压敏电阻的反应时间为25ns，气体放电管的反应时间为100ns，则图2 的R2、G、R3 的反应时间为150ns，为改善反应时间加入R1 压敏电阻，这样可使反应时间为25ns。
金属氧化物压敏电阻（MOV）的电压-电流特性见图3，金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数见表1。
气体放电管（GDT）的电压-电流特性见图4，气体放电管（GDT）特性参数见表2。
金属氧化物压敏电阻（MOV）特性参数由于浪涌干扰所致，一旦加在气体放电管两端的电压超过火花放电电压（图4 的u1）时，放电管内部气体被电离，放电管开始放电。
放电管端的压降迅速下降至辉光放电电压（图4 的u2）（u2 在表2 中的数值为140V 或180V，与管子本身的特性有关），管内电流开始升高。
随着放电电流的进一步增大，放电管便进入弧光放电状态。
在这种状态下，管子两端电压（弧光电压）跌得很低（图4的u3）（u3 在表2 中数值为15V 或20V，与管子本身的特性有关），且弧光电压在相当宽的电流变动范围（从图4 的i1→i2 过程中）内保持稳定。
因此，外界的高电压浪涌干扰，由于气体放电管的放电作用，被化解成了低电压和大电流的受保护情况（u3 和i2），且这个电流（从图4 的i2→i3）经由气体放电管本身流回到干扰源里，免除了干扰对灯具可能带来的危害。
压敏电阻和放电管串联原理
压敏电阻和放电管串联原理一、压敏电阻的工作原理和特性压敏电阻是一种能够根据外部压力或力的大小而改变电阻值的电阻元件。
它的工作原理基于压敏效应，即材料的电阻值会随着外力的变化而变化。
常见的压敏电阻材料有氧化锌、氧化铜等。
当外力作用在压敏电阻上时，材料内部的晶粒结构会发生变化，从而改变了电子的运动状态，导致电阻值的变化。
压敏电阻具有以下几个特性：1. 非线性特性：压敏电阻的电阻值和外加压力或力呈非线性关系。
在低压力下，电阻值基本保持不变；而在高压力下，电阻值会急剧变化。
2. 高灵敏度：压敏电阻对外力的敏感度较高，可以实现微小力的检测和测量。
3. 高稳定性：压敏电阻的电阻值在长时间使用过程中变化较小，具有较好的稳定性。
4. 宽工作温度范围：压敏电阻可以在较宽的温度范围内正常工作，适用于各种环境条件。
二、放电管的工作原理和特性放电管，也称为气体放电管或气体放电管，是一种利用气体放电现象工作的元件。
它的工作原理是通过加压气体或气体混合物的放电实现电流的传导。
放电管通常由气体填充的玻璃管组成，内部有两个电极，当施加足够的电压时，气体中的电离现象会发生，从而形成气体放电。
放电管具有以下几个特性：1. 低电阻：放电管在放电状态下，具有较低的电阻值，可以实现大电流的传导。
2. 快速响应：放电管的开启和关闭速度非常快，可以在微秒级的时间内完成放电和恢复。
3. 电流保护：放电管可以提供电流保护功能，当电路中的电流超过一定的阈值时，放电管会迅速导通，保护其他元件不受损害。
4. 长寿命：放电管的寿命较长，可以进行多次放电操作，具有较好的可靠性。
三、压敏电阻和放电管的串联原理压敏电阻和放电管可以通过串联的方式组合在一起使用，以实现特定的电路功能。
串联连接的原理是将两者的特性相互补充，充分发挥它们的优点。
在串联连接中，压敏电阻起到了对电压的限制和调节作用。
当电路中的电压超过压敏电阻的额定值时，压敏电阻的电阻值会急剧变化，从而限制电路中的电流流过。
压敏电阻和气体放电管串联使用选型指南
压敏电阻和气体放电管串联使用选型指南压敏电阻和气体放电管是电子元器件中常用的两种保护元件，它们可以通过串联使用来提高电路的稳定性和可靠性。
在选型时，需要考虑电路的工作环境、电压和电流等因素，下面是压敏电阻和气体放电管串联使用的选型指南。
1. 工作环境首先需要考虑电路的工作环境，包括温度、湿度、气压等因素。
对于高温、高湿度、高海拔等恶劣环境下的电路，建议选择具有耐高温、耐湿度、耐高压等特性的压敏电阻和气体放电管。
2. 电压和电流其次需要考虑电路的电压和电流，选择合适的压敏电阻和气体放电管。
压敏电阻的额定电压应大于电路中最高电压，气体放电管的额定电压应大于电路中最高电压的峰值。
同时，需要根据电路中的电流大小选择合适的压敏电阻和气体放电管，以保证电路的正常工作。
3. 串联方式压敏电阻和气体放电管的串联方式有两种：压敏电阻在气体放电管前面和压敏电阻在气体放电管后面。
在选择串联方式时，需要考虑电路的特性和保护要求。
如果电路中存在高电压、高能量的脉冲信号，建议将压敏电阻放在气体放电管前面，以保护气体放电管。
如果电路中存在高电流、低电压的信号，建议将压敏电阻放在气体放电管后面，以保护电路。
4. 品牌和质量最后需要选择品牌和质量可靠的压敏电阻和气体放电管。
在市场上存在着各种品牌和质量不同的压敏电阻和气体放电管，需要选择具有良好声誉和质量保证的品牌和产品，以保证电路的稳定性和可靠性。
综上所述，压敏电阻和气体放电管串联使用需要考虑电路的工作环境、电压和电流等因素，选择合适的品牌和质量可靠的产品，并根据电路特性选择合适的串联方式，以保证电路的稳定性和可靠性。
压敏电阻和放电管串联原理
压敏电阻和放电管串联原理压敏电阻（Varistor）和放电管（Gas discharge tube）都是常见的防雷保护元件，它们可以用于电子电路中，来抵御过电压或电流的冲击，保护其他电子设备免受损坏。
虽然两者之间有一些相似之处，但其原理和工作方式不同。
压敏电阻（Varistor）是一种非线性电阻元件，由氧化锌陶瓷颗粒组成，它的电阻值与施加在其两端的电压成非线性关系。
当来自电路中的电压低于其正常工作电压时，压敏电阻处于高阻态，电流通路中的电流很小。
当电压超过压敏电阻的正常工作电压时，电阻突然变小，导致电流通过压敏电阻增大。
这种电压与电阻之间的非线性关系使得压敏电阻能够在过电压等异常情况下吸收或分散电能。
压敏电阻是一种双向保护元件，它在正向和反向电压下都能够工作。
而当正向或反向电压超过其额定电压时，压敏电阻变为低阻态，以保护其他电子元件不受损害。
压敏电阻具有快速响应、大功率处理能力和重复使用等特点。
放电管（Gas discharge tube）是一种气体放电保护元件，可用于快速地放电过电压脉冲。
它由两个电极和一个局部放电区构成，放电区是由电极之间的高电压静电放电引起的。
当电压低于放电管的正常工作电压时，放电管处于微弱的阻抗状态，电流通过放电管非常小。
当电压超过放电管的正常工作电压时，局部放电区会瞬间放电，导致放电管的阻抗急剧下降。
放电管可迅速分散电能，以防止过电压瞬间传导到其他设备上。
压敏电阻和放电管可以与其他保护元件（如熔断器和瞬态电压抑制二极管）一起使用，以提供更全面的电路保护。
当过电压超过压敏电阻的正常工作电压时，压敏电阻会优先分散电流，减小其影响。
如果压敏电阻无法完全吸收过电压，放电管可以迅速放电，进一步保护电路中的其他元件。
因此，压敏电阻和放电管串联使用，能够形成一种可靠的过电压保护机制。
在电路中，它们可以防止过电压或过电流的冲击，保护其他电子设备免受损坏。
它们的选择和配合使用，可根据应用需求和电路特点进行合理设计。
压敏电阻特性及选用分析
压敏电阻的原理、选型及设计实例分析压敏电阻的设计与选型2013/4/11 16:44:30关键词：传感技术过电压压敏电阻器保护器目前压敏电阻绝大多数为氧化锌压敏电阻，本文就不要以氧化锌压敏电阻来介绍原理、选型以及应用实例。
压敏电阻的原理ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏。
它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。
这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。
微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。
氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。
串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。
压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。
图1 压敏电阻伏安特性压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示。
图2 压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为V=VsZv/(Zs+Zv)。
Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。
由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因而能起到的保护作用。
图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。
直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。
压敏电阻和气体放电管串联使用选型指南
压敏电阻和气体放电管串联使用选型指南压敏电阻和气体放电管作为电子元器件中的重要保护元件，常常被用于电路设计中。
而它们的串联使用也是常见的应用场景之一。
本文将针对压敏电阻和气体放电管的串联使用，提供选型指南。
首先，我们需要了解压敏电阻和气体放电管的基本特性。
压敏电阻是一种电阻值会随着电压变化而变化的元件，具有良好的抑制过压能力；而气体放电管则是一种利用气体放电现象来实现保护的元件，其特点是容量大、抗干扰能力强。
在进行选型时，需要根据实际应用场景来选择合适的压敏电阻和气体放电管。
具体可以从以下几个方面考虑：1. 额定电压：根据电路的额定电压来选择合适的压敏电阻和气体放电管。
一般来说，压敏电阻的额定电压应该大于或等于电路的最高工作电压，而气体放电管的额定电压则应该略高于最高工作电压。
2. 额定电流：根据电路的额定电流来选择合适的气体放电管。
一般来说，气体放电管的额定电流应该大于或等于电路的最大工作电流。
3. 反应速度：根据电路的反应速度要求来选择合适的压敏电阻和气体放电管。
一般来说，压敏电阻的反应速度比较快，适合于对高频脉冲干扰的抑制；而气体放电管的反应速度相对较慢，适合于对长时间持续的过压保护。
4. 重复使用次数：根据电路的使用次数来选择合适的气体放电管。
一般来说，气体放电管的寿命比较短，需要定期更换，而压敏电阻则可以重复使用。
需要注意的是，在进行压敏电阻和气体放电管的串联使用时，需要考虑它们的电气参数是否匹配。
一般来说，串联使用时应该保证它们的电压分配均匀，以避免其中一种元件被过度使用而导致失效。
总之，压敏电阻和气体放电管的串联使用可以提供更好的电路保护效果，但在选型时需要考虑到实际应用场景，并保证它们的电气参数匹配。
气体放电管原理及应用（详解）
气体放电管原理及应用（详解）气体放电管原理及应用（详解）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。
气体放电管的主要参数1）反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间，气体放电管反应时间一般在US数量极。
2）功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量，其定义为在固定的8X 20 □电流波形下，所能承受及散发的电流。
3）电容量指在特定的1MHz频率下测得的气体放电管两极间电容量。
气体放电管电容量很小，一般为＜1pF。
4）直流击穿电压当外施电压以500V/S的速率上升，放电管产生火花时的电压为击穿电压。
气体放电管具有多种不同规格的直流击穿电压，其值取决于气体的种类和电极间的距离等因素。
5）温度范围其工作温度范围一般在—55 C?+ 125 C之间。
6）绝缘电阻是指在外施50或100V直流电压时测量的气体放电管电阻，一般＞1010Q。
气体放电管的应用示例1）电话机/传真机等各类通讯设备防雷应用如图3所示。
特点为低电流量，高持续电源，无漏电流，高可靠性。
图3通讯设备防雷应用2 ）气体放电管和压敏电阻组合构成的抑制电路图4是气体放电管和压敏电阻组合构成的浪涌抑制电路。
由于压敏电阻有一致命缺点：具有不稳定的漏电流，性能较差的压敏电阻使用一段时间后，因漏电流变大可能会发热自爆。
为解决这一问题在压敏电阻之间串入气体放电管。
但这又带来了缺点就是反应时间为各器件的反应时间之和。
例如压敏电阻的反应时间为25ns ，气体放电管的反应时间为100ns ，则图4的R2,G,R3的反应时间为150ns ，为改善反应时间加入 R1压敏电阻，这样可使反应时间为25ns 。
图4气体放电管和压敏电阻配合应用3）气体放电管在综合浪涌保护系统中的应用自动控制系统所需的浪涌保护系统一般由二级或三级组成，利用各种浪涌抑制器件的特点，可以实现可靠保护。
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压敏电阻器与气体放电管配合使用的主要特性探
析
摘要：本文简述了压敏电阻器与气体放电管相互之间的配合使用。
从保护可靠性的角度分析，采用两者有效的配合使用，不但可以提高泄放暂态过电压的能力，减缓压敏电阻器的性能劣化。
而且为降低压敏电阻器在大幅值8/20电流波冲击时，残压过高提供了有力依据。
1 前言
随着国民经济的飞速发展,国家对铁路及电力系统投资规模不断扩大，有线电视放大器、CB传输器、家用娱乐系统、电脑等类似设备日益增多，经常有可能接触到电网所感应的过电压侵入电力系统损坏电气设备。
作为过电压防护的元器件，无疑为氧化锌压敏电阻器提供了极为广泛的应用空间。
但是，氧化锌压敏电阻器在大幅值8/20电流波冲击下的残压过高，而且随着8/20电流波越大操作残压越高，不时地超过了设备绝缘耐受值，从而发生绝缘击穿损坏电气设备。
因此，深入探究氧化锌压敏电阻器与气体放电管相互之间的配合使用，将是人们引以关注的问题。
2 配合使用的具体方式
2.1 压敏电阻器与气体放电管串并联
应用压敏电阻器与气体放电管串并联，其目的就是降低大幅值8/20电流波冲击下的残压。
将两个压敏电阻器串联，在后一个压敏电阻器上并联一个气体放电管(如图1所示)。
正常情况下，两个压敏电阻器共同承担工作电压，即可达到应有的保护水平。
但是一旦遇到冲击放电电流过大，残压超过应有的保护水平时，冲击残压使气体放电管导通短接第二个压敏电阻器，此时系统的残压将由第一个压敏电阻器决定，残压将大大降低。
然而，压敏电阻器并联气体放电管的前提是，压敏电阻器的V1mA值必须略大于或等于气体放电管的直流点火电压，因为当压敏电阻器的V1mA值过低，则气体放电管有可能在暂态过电压作用期间不会放电导通。
如果这样的话，过电压的所有能量仍将由压敏电阻器来泄放，这对压敏电阻器是不利的。
2.2 压敏电阻器与气体放电管并联
单一的压敏电阻器与气体放电管并联(见图2)，可以有效的克服压敏电阻器在通过大电流后其自身性能的劣化。
在气体放电管尚未放电导通之前，压敏电阻器已开始工作，对暂态过电压进行钳位，泄放大电流。
当气体放电管导通后，它将与压敏电阻器进行并联分流，以减小压敏电阻器的通流压力，从而缩短压敏电阻器通过大电流的时间，有助于减缓压敏电阻器性能的劣化。
但是，同样存在上述参考电压的选择。
2.3 压敏电阻器与气体放电管串联
如果压敏电阻器与气体放电管串联，气体放电管起到一个开关的作用，放电瞬时的残压略有降低(如图3所示)。
3 分析与讨论
以上试验结果简单的可以说明：压敏电阻器与气体放电管串联，在不影响压敏保护水平的前提下，可略降低V1mA值，一方面气体放电管可以阻断系统正常工作时压敏中的泄漏电流，减缓压敏电阻器的性能的劣化;另一方面利用压敏响应速度快、非线性特性好、通流容量大等诸多优点，及时对电气设备进行保护，杜绝气体放电管放电时的续流问题、动作灵敏度问题、以及对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制等问题，即气体放电管使压敏电阻器的荷电率为零，压敏电阻器的非线性特性又使气体放电管动作后立即熄弧，无续流、动作负载轻、耐重复动作能力强，气体放电管不再承担灭弧任务;此外，从降低残压的角度讲，压敏V1mA值越低残压越低，但从压敏切断气体放电管续流角度讲(如果电源馈电电流可以维持气体放电管辉光放电，而馈电电压大于气体放电管辉光放电电压时，气体放电管将难以自动灭弧)，压敏V1mA值越高越好，这是因为在气体放电管至辉光放电过程中交流正弦波形发生改变，在短时间内限制了电压及减少了能量(以34×34方片，V1mA=620，600V气体放电管为例)，同时开始断断续续为压敏电阻器提供几10毫安的电流，此时，针对气体放电管，压敏电阻器因高阻值而成为一个“限流”元件，压敏电阻器也因晶界开始击穿，同时阻值发生变化，此时可分担180V左右的电压，而维持气体放电管辉光放电所需电压为(70～150)V。
压敏电阻器与气体放电管并联，虽说在气体放电管导通后，可对压敏电阻器进行并联分流，以减小压敏电阻器的通流压力。
但是将V1mA值选择过低，当系统出现暂态过电压侵害，气体放电管有可能不会被压敏电阻器的冲击残压点火导通。
如果这样的话，系统中过电压的所有能量将由压敏电阻器来泄放，这将对压敏电阻器是一种考验。
如果将V1mA值选择略大于或等于气体放电管的直流点火电压，即压敏电阻器的冲击残压略大于或等于气体放电管的直流点火电压，将有助于减缓压敏电阻器性能的劣化，但是不会达到降低残压的目的。
不过，这时压敏电阻器和气体放电管上流过的电流与其自身的有效电阻成反比，符合欧姆定律。
其次，采用这样的配合并不可能解决气体放电管放电时的续流问题，更不宜应用于交流电源系统的保护。
压敏电阻器与气体放电管串并联，也存在V1mA电压值的选择。
V1mA值选择过低，将会出现上述压敏电阻器与气体放电管串联的情况，而且暂态过电压的所有能量仍将由压敏电阻器泄放，这对压敏电阻器是不利的。
所以，只有将V1mA值选择略大于或等于气体放电管的直流点火电压，系统正常情况时，串联的两个压敏电阻器共同承担工作电压，达到应有的保护。
在遭到冲击放电电流过大时，第一个压敏电阻器的冲击残压使气体放电管导通，短接第二个压敏电阻器。
相对而言，一旦气体放电管导通，此时的情况将同第一个压敏电阻
器与气体放电管串联，这样的话，系统的残压将由第一个压敏电阻器决定，残压将大幅度降低。
4 结论
⑴应用压敏电阻器与气体放电管串并联，在压敏电阻器的V1mA值略大于或等于气体放电管的直流点火电压时，残压将大大降低，而且减缓了压敏电阻器的性能劣化。
⑵采用压敏电阻器与气体放电管并联，当气体放电管导通后，不但减小了压敏电阻器的通流压力，而且缩短了压敏电阻器通过大电流的时间，减缓了压敏电阻器的性能的劣化，但对残压的影响不大。
⑶压敏电阻器与气体放电管串联，由于串联间隙击穿电压在不同操作波形下的离散性，有可能导致保护可靠性的降低或保护失败。
但是，气体放电管起到一个开关的作用，当没有暂态过电压作用时，它能将压敏电阻器与整个系统完全隔离，即没有泄漏电流，同样能减缓压敏电阻器的性能的劣化，参数选择得当对残压有一定的影响。