半导体放电管和气体放电管的基础知识
气体放电管
放电管特性及选用吴清海放电管的分类放电管主要分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。
气体放电管主要有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。
其工作原理为，当加在气体放电管两端的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，可以瞬间通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压可以低到30V以内。
气体放电管同流量大，但动作电压较难控制。
半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两端的电压维持在很低（约20V以下）时就可以维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌保护后级设备的作用。
半导体放电管的保护机理和应用方式和气体放电管相同。
半导体放电管动作电压控制精确，通流量较小。
放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，所以放电管属于开关型的SPD。
当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳定残压低，保护效果较好；耐流能力较大；在使用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。
气体放电管气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成；其电气性能主要取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一般密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。
放电管主要由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu 焊片和惰性气体组成。
在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到一定能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进过程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生电子雪崩现象，另外，电离出来的阳离子也在电场作用下向阴极运动，与阴极表面发生碰撞，产生二次电子，二次电子也参加电离作用，一旦满足： r(ead-1)=1 时放电管由非自持放电过渡到自持放电，管内气体被击穿，放电管放电，此时放电电压称为击穿电压Vs。
气体放电管介绍及使用注意事项
气体放电管介绍及使用注意事项气体放电管气体放电管包括二极管和三极管，电压范围从75V—3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。
放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。
气体放电管包括贴片、二极管和三极管，电压范围从75V—3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。
放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。
优点：绝缘电阻很大，寄生电容很小，浪涌防护能力强。
缺点：在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，部分型号会出现续流现象，长时间续流会导致失效，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。
结构简介放电管的工作原理是气体放电。
当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平。
五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同，有较好的放电对称性，可适用于多线路的保护。
（常用于通信线路的保护）注意事项接地连线应当具有尽量短的长度接地连线应具有足够的截面，以泄放暂态大电流。
放电管的失效模式放电管受到机械碰撞，超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后，将发生故障。
故障的模式（即失效模式）有两种：第一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态；第二种是呈现高放电电压状态。
开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性：开路故障模式令人难以及时察觉，从而不能采取补救措施。
现在的电源SPD产品中，带有失效报警装置，如声，光报警，颜色变化提示等，这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。
透明的容器(当然常见的是玻璃)中充有某种低压气体。
在这气体中放电，会有特殊的现象。
比如柔光，弧光，闪光。
导体中的游离电荷是电子承载的，电子是带负电的。
当然要从阴极射出。
本文由深圳市瑞隆源电子有限公司提供，专业制造各种防雷器，避雷器，放电管，陶瓷气体放电管等。
气体放电管的功能
气体放电管的功能引言气体放电管是一种重要的电子器件，广泛应用于电子工业、医疗设备、通信技术等领域。
本文将从气体放电管的基本原理、功能特点、应用领域和发展趋势等方面进行介绍。
一、气体放电管的基本原理气体放电管的基本原理是利用气体放电的特性来实现电路的开关和保护。
其主要由气体放电体、电极和外接电源组成。
1.气体放电体：气体放电管内部填充了一种或多种气体，如氩气、氖气等。
气体放电体的选择会影响到放电电压、放电电流和放电特性等。
2.电极：气体放电管一般有两个电极，即阳极和阴极。
当外加电压作用下，电极间的电场会激发气体放电。
3.外接电源：外接电源为气体放电管提供工作电压。
根据应用需求，外接电源可以是直流电源或交流电源。
二、气体放电管的功能特点气体放电管具有以下功能特点，使其在各个领域得到广泛应用。
1.可靠的开关功能：气体放电管在工作电压下，能够快速实现电路的开关，具有高速响应和反应灵敏的特点，可以有效保护电路。
2.高电流保护能力：由于气体放电管内部的气体放电体可以支持较高的电流，因此能够有效保护电路免受过电流损害。
3.电压调节功能：气体放电管可以通过调节工作电压来实现对电路的电压调节，特别适用于需要稳定工作电压的场合。
4.电路保护功能：气体放电管能够在过电压、过电流、瞬态电压等突发情况下迅速响应并保护电路，提高系统的稳定性和可靠性。
5.长寿命和稳定性：气体放电管具有较长的寿命和稳定的放电特性，在各种恶劣工作环境下仍能正常工作。
三、气体放电管的应用领域气体放电管由于其独特的功能特点，在多个领域得到广泛应用。
1.电子工业：气体放电管常见于电源供电电路、开关电路、保护电路等，可用于过电流保护、瞬态电压保护、电压调节等功能。
2.通信技术：气体放电管可用于通信设备的保护，防止过电压对设备的损坏。
例如，在电话线路接口处应用气体放电管可以有效防止雷电等电磁干扰的影响。
3.医疗设备：气体放电管可用于医疗设备的电源保护，防止过电流和过电压对设备和患者的伤害。
基础知识-热敏电阻,半导体放电管
圖2.高分子PTC熱敏電阻的使用電路圖
當電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過；而當電路因故障而出現過電流時，熱敏電阻由於發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度（Ts，見圖1）時，電阻瞬間會變得很大，把電路中的電流限制到很低的水平。此時電路中的電壓幾乎都加在熱敏電阻兩端，因而可以起到保護其他元件的作用。當人爲切斷電路排除故障後，熱敏電阻的阻值會迅速恢復到原來的水平，電路故障排除後，熱敏電阻無需更換而可以繼續使用。圖3爲熱敏電阻對交流電路保護過程中電流的變化示意圖。熱敏電阻動作後，電路中電流有了大幅度的降低，圖中t爲熱敏電阻的動作時間。由於高分子PTC熱敏電阻的可設計性好，可通過改變自身的開關溫度（Ts）來調節其對溫度的敏感程度，因而可同時起到過溫保護和過流保護兩種作用，如KT16－1700DL規格熱敏電阻由於動作溫度很低，因而適用於鋰離子電池和鎳氫電池的過流及過溫保護。
iv.電流容量大。
v.裝置本身電容較小，有利於降低信號損失。
2.半導體放電管和其他瞬間過電壓保護器件的比較。
表1.半導體放電管和其他瞬間過電壓保護器件的比較
半導體放電管
氣體放電管
壓敏電阻
TVS二機管
保護方式
負阻
負阻
箝位
箝位
原理
固態四層可控矽結構
氣體電離導電
類似雪崩二極體的混合體
雪崩二極體
回應時間
< 1ns
圖5.熱敏電阻動作特性曲線
圖4維持電流、動作電流與溫度的關係
高分子PTC熱敏電阻動作後的恢復特性
高分子PTC熱敏電阻由於電阻可恢復，因而可以重復多次使用。圖6爲熱敏電阻動作後，恢復過程中電阻隨時間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平，此時熱敏電阻的維持電流已經恢復到額定值，可以再次使用了。一般說來，面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較慢。
半导体放电管和气体放电管的基础知识
半导体放电管和气体放电管的基础知识气体放电管的结构及特性开放型气体放电管放电通路的电气特性主要取决于环境参数,因而工作的稳定性得不到保证.为了提高气体放电管的工作稳定性，目前的气体放电管大都采用金属化陶瓷绝缘体与电极进行焊接技术，从而保证了封接的外壳与放电间隙的气密性，这就为优化选择放电管中的气体种类和压力创造了条件，气体放电管内一般充电极有氖或氢气体。
气体放电管的各种电气特性，如直流击穿电压、冲击击穿电压、耐冲击电流、耐工频电流能力和使用寿命等，能根据使用系统的要求进行调整优化.这种调整往往是通过改变放电管内的气体种类、压力、电极涂敷材料成分及电极间的距离来实现的.气体放电管有二极放电管及三极放电管两种类型.有的气体放电管带有电极引线，有的则没有电极引线。
从结构上讲，可将气体放电管看成一个具有很小电容的对称开关，在正常工作条件下它是关断的,其极间电阻达兆欧级以上。
当浪涌电压超过电路系统的耐压强度时，气体放电管被击穿而发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，从而可在短时间内限制了浪涌电压的进一步上升.气体放电管就是利用上述原理来限制浪涌电压，对电路起过压保护作用的。
随着过电压的降低，通过气体放电管的电流也相应减少.当电流降到维持弧光状态所需的最小电流值以下时,弧光放电停止，放电管的辉光熄灭。
气体放电管主要用来保护通信系统、交通信号系统、计算机数据系统以及各种电子设备的外部电缆、电子仪器的安全运行.气体放电管也是电路防雷击及瞬时过压的保护元件。
气体放电管具有载流能力大、响应时间快、电容小、体积小、成本低、性能稳定及寿命长等特点；缺点是点燃电压高,在直流电压下不能恢复截止状态，不能用于保护低压电路，每次经瞬变电压作用后，性能还会下降。
半导体放电管也称固体放电管是一种PNPN元件,它可以被看作一个无门电极的自由电压控制的可控硅，当电压超过它的断态峰值电压或称作雪崩电压时，半导体放电管会将瞬态电压箝制到元件的开关电压或称转折电压值之内。
三种类型的放电管性能比较
左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。
若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：a、在放电管上并联电容器或压敏电阻；b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平；c、采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体过压保护器作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。
2、陶瓷气体放电管击穿电压一致性较差，离散性较大，误差为±20%。
一般不作并联使用。
3、直流击穿电压（DC-Spark-over Voltage）的选择：直流击穿电压的最小值应大于被保护线路的最大工作电压的1.2倍以上。
4、脉冲击穿电压（Impulse Spark-over Voltage）的选择：脉冲击穿电压要考虑浪涌防护等级，例如采用10/700μs的波形试验电压4000V，GDT的脉冲击穿电压要小于4000V，这样在测试时GDT才能导通，起到保护作用。
单纯从线路保护来讲，脉冲击穿电压越低，线路保护效果越好。
实际上，选定了GDT的直流击穿电压，它的脉冲击穿电压也随之确定了。
5、冲击放电电流（通流量）的选择：要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流来选择。
6、续流问题：为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧，在有可能出现续流的地方（如有源电路中），可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流，使它小于放电管的维持电流。
二、玻璃气体放电管：SPG（Spark Gap Protectors），玻璃气体放电管，也称强效气体放电管。
1、反应速度快（与陶瓷气体放电管不同，不存在冲击击穿的滞后现象）。
SPG 内部由半导体硅集成，在动作时，当外加电压增大至超过惰性气体的绝缘强度后，由于半导体硅的不稳定性作用，会使两极间的放电发展更为迅速。
因此：玻璃气体放电管的反应速度比陶瓷气体放电管要快。
2、通流容量较陶瓷气体放电管小得多。
3、击穿电压尚未形成系列值。
4、击穿电压分散性较大，为±20%。
气体放电管与固体放电管的不同点
气体放电管与固体放电管的不同点
市场中的放电管大致分为两大类：气体放电管和固体放电管，而气体放电管又根据材质的不一样分为陶瓷气体放电管和玻璃气体放电管。
虽然同为放电管，都可以提供浪涌防护、过压保护，但是其应用的范围领域以及产品本身还是有很多不同的。
气体放电管与固体放电管的不同点：
1、通流量不同。
陶瓷气体放电管的8/20μs波峰值电流常用的有5kA、10kA、20kA等几种（当然还有更大的，达100kA以上），10 /1000μs波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放电管的8/20μs波峰值电流现有500A、1kA、3kA三种；半导体过压保护器的10 /1000μs波峰值电流在几十至上百A之间。
2、反应速度不同。
陶瓷气体放电管最慢，玻璃放电管和半导体放电管的响应速度都很快，在ns量级；
3、电容不同。
陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下，特别适用于高数据传输率的应用上；半导体放电管的容值范围在几十至百pF，是这三种过压保护器件中电容值最大的，由于电容量较高，只适用于低频数据传输。
4、击穿电压精准度不同。
陶瓷气体放电管最低，玻璃放电管较低，半导体放电管的击穿电压可以做得很准确；
5、脉冲击穿电压不同。
陶瓷气体放电管，半导体放电管高，玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，最高的达5kV。
6、防护应用不同。
气体放电管多英语高功率一级保护，而固体放电管更适用于低功率的二级保护。
7、失效模式不同。
气体放电管失效模式为开路，固体放电管失效模式为短路。
气体放电管
气体放电管、压敏电阻的工作原理及特性【转】[ 2010-3-7 18:10:00 | By: dier1999 ]推荐一、气体放电管的工作原理及特征气体放电管一般采取陶瓷作为封装外壳，放电管内充斥电气机能稳固的惰性气体，放电管的电极一般有两个电极、三个电极和五个电极三种构造。
当在放电管的极间施加必定的电压时，便在极间产生不平均的电场，在电场的作用下，气体开端游离，当外加电压到达极间场强并超过惰性气体的绝缘强度时，两极间就会发生电弧，电离气体，发生“负阻特性”，从而立即由绝缘状态转为导电状态。
即电场强度超过气体的击穿强度时，就惹起间隙放电，从而限制了极间电压。
也就是说在无浪涌时，处于开路状态，浪涌到来时，放电管内的电极板关合导通。
浪涌消失机，极板复原到本来的状态。
气体放电管是一种开关型的防雷保护器件，一般用于防雷工程的第一级或第二级的掩护上；因为它的极间绝缘电阻大，因此寄生电容很小，所以用于对高频电子线路的保护有着显明的上风。
但是气体放电管因为其自身在放电时的时延性较大和动作敏锐性不够幻想，因而它关于上升陡度较大的雷电波头也难以进行无效的克制，所以气体放电管一般在防雷工程的运用上大多与限压型防雷器进行综合利用。
综上所述：气体放电管的长处是电畅通流畅容量大；寄生电容小；残压较低，普通900V左右；气体放电管的毛病是：1、放电时延性较大，动作敏锐度不够，呼应时光较慢，为80ns左右。
2、有续流，有利于对交换或20V以上的线路进行掩护，因而与火花间隙一样，具有续流的遮断问题。
3、无法进行劣化唆使和完成故障遥信功效，平安系数不高。
二、压敏电阻的工作原理及特征压敏电阻是一种以氧化锌为重要成份的金属氧化物半导体非线性的限压型电阻。
压敏电阻的伏安特征是持续和递减的，因而它不具有续流的遮断问题。
它的工作原理为压敏电阻的氧化锌和添加剂在必定的前提下“烧结”，电阻就会受电压的强烈影响，其电流跟着电压的升高而急剧上升，上升的曲线是一个非线性指数。
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半导体放电管和气体放电管的基础知识
气体放电管的结构及特性
开放型气体放电管放电通路的电气特性主要取决于环境参数，因而工作的稳定性得不到保证。
为了提高气体放电管的工作稳定性，目前的气体放电管大都采用金属化陶瓷绝缘体与电极进行焊接技术，从而保证了封接的外壳与放电间隙的气密性，这就为优化选择放电管中的气体种类和压力创造了条件，气体放电管内一般充电极有氖或氢气体。
气体放电管的各种电气特性，如直流击穿电压、冲击击穿电压、耐冲击电流、耐工频电流能力和使用寿命等，能根据使用系统的要求进行调整优化。
这种调整往往是通过改变放电管内的气体种类、压力、电极涂敷材料成分及电极间的距离来实现的。
气体放电管有二极放电管及三极放电管两种类型。
有的气体放电管带有电极引线，有的则没有电极引线。
从结构上讲，可将气体放电管看成一个具有很小电容的对称开关，在正常工作条件下它是关断的，其极间电阻达兆欧级以上。
当浪涌电压超过电路系统的耐压强度时，气体放电管被击穿而发生弧光放电现象，由于弧光电压低，仅为几十伏，从而可在短时间内限制了浪涌电压的进一步上升。
气体放电管就是利用上述原理来限制浪涌电压，对电路起过压保护作用的。
随着过电压的降低，通过气体放电管的电流也相应减少。
当电流降到维持弧光状态所需的最小电流值以下时，弧光放电
停止，放电管的辉光熄灭。
气体放电管主要用来保护通信系统、交通信号系统、计算机数据系统以及各种电子设备的外部电缆、电子仪器的安全运行。
气体放电管也是电路防雷击及瞬时过压的保护元件。
气体放电管具有载流能力大、响应时间快、电容小、体积小、成本低、性能稳定及寿命长等特点;缺点是点燃电压高，在直流电压下不能恢复截止状态，不能用于保护低压电路，每次经瞬变电压作用后，性能还会下降。
半导体放电管也称固体放电管是一种PNPN元件，它可以被看作一个无门电极的自由电压控制的可控硅，当电压超过它的断态峰值电压或称作雪崩电压时，半导体放电管会将瞬态电压箝制到元件的开关电压或称转折电压值之内。
电压继续增大时，半导体放电管由于负阻效应进入导通状态。
只有在当电流小于维持电流时，元件才会复位并恢复到它的高阻抗状态。
半导体放电管的优点包括它的快速响应时间，稳定的电气性能参数以及长期使用的可靠性。
其响应速度是气体放电管的千分之一，而寿命是气体放电管的10倍以上。
半导体放电管是负阻元件，其能量转移特性使之不会被高电压是你坏。
这一点是远胜于TVS二极管的。
另一方面，半导体放电管也能做到较高的浪涌电流和很低的电容值。
半导体放电管主要用作电子通讯和数据通讯电路的首级和二级过电压保护器。
一、半导体放电管的结构和工作原理
1、半导体放电管是一种双向二端半导体器件，其内部机构与双向晶闸管十分相似，但没有触发门，是电压自触发器件。
它是在单晶片两面同时采用平面工艺掺杂同种杂质而形成的两面结构完全相同的器件。
选用不同的材料和工艺，可以做出各种不同的电压和电流的放电管。
2、半导体放电管的工作原理
固体放电管抑制过压一般靠的是它的击穿电压平箝位作用。
击穿电流升至Is值时，器件迅速进入导通状态，这时近乎短路，通过很大的浪涌电流或脉冲电流，将起到快速消除浪涌的目的。
器件具有高电流容量和较大的电流上升率。
一般说来雷电干扰的持续时间很短（约为几百微秒），为此要求器件具有放电能力。
放电能力的优劣通过最大脉冲电流衡量。
电流上升率越大，放电电流越大，放电时间越短，换句话说，通过电流持续时间越短，允许通过的脉冲电流越大。
为确保被保护设备上的信号顺利传送，要求器件还具有较小的寄生电容和较大的电压上升率耐量。
这样，一方面保证器件反应快速，也适应像雷电那样持续时间短而高的干扰电压。
另一方面，确保器件不会因快速电压变化率产生的结电容中的位移电流触发而误导通，从而不会影响被保护设备的正常工作。
综上所述，该器件的工作原理是：当外加电压低于Vdrm 时，器件初读断开状态，使被保护设备正常工作；当外加电压高于Vs时，放电管迅速导通，起到了保护设备的作用；
当外加电压恢复正常后，电流能很快下降到低于维持电流的Ih，放电管自然回到断开状态。
半导体放电管工作状态如同一个开关。
在断开状态下，其漏电流Idrm极小，不会影响与其并联的被保护电路的正常工作。
当瞬间过电压超过其断态峰值电压Vdrm时，产生瞬间雪崩效应，一旦瞬间电流超过开关电流Is，其电压即降为导通电压Vt，大量的瞬间浪涌电流就此旁路而因保护了并联的敏感电子线路。
浪涌之后，当电力降到最小维持电流Ih值之下时，半导体放电管自然恢复，回到其阻断状态。
随着SIDACtor上的电压增加并超过器件的Vdrm值，穿过中央PN结的电子区域将达到足以引起雪崩倍增效应的值。
当雪崩倍增效应发生时，器件的阻抗开始减小，电流开始增大，直到SIDACtor的电流增益超过一定值，此时，SIDCtor开关会从高阻状态转到低阻状态，一直到流过它的电流减小到维持电流Ih之下。
负阻元件的保护机理是当电压上升到一定值时，其从高阻状态迅速转变为低阻状态，利用自身旁路了外部强力能量，使过电压不能到达被保护的电路。
其导通电压值小于5v，因而大部分瞬态能量消耗在电路的阻抗元件上，而不是消耗在被保护的线路或负阻元件上。
换句话说，负阻元件在此过程中起到了能量转移的作用，这使得负阻元件能够承受更高的能量并经历比箝位元件（比如说TVS二极管）更长的时间。
典型的负阻型过电压保护元件有半导体放
电管和气体放电管。
气体放电管图片气体放电管包括二极管和三极管，电压范围从75V—3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。
放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。
产品名称：气体放电管产品介绍：气体放电管包括二极管和三极管，电压范围从75V—3500V，超过一百种规格，严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。
放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。
优点：绝缘电阻很大，寄生电容很小，缺点：在于放电时延(即响应时间)较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。
本文由深圳市瑞隆源电子有限公司提供，专业制造各种防雷器，避雷器，放电管，陶瓷气体放电管等。
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