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  • 氣體放電管和TVS管的區(qū)別與選型介紹
    • 發(fā)布時間:2025-08-05 20:28:42
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    氣體放電管和TVS管的區(qū)別與選型介紹
    氣體放電管是一種間隙型的防雷保護組件,在通信系統(tǒng)的防雷保護中得到了廣泛的應(yīng)用。它常被用于多級保護電路中的第一級或前兩級,主要起泄放雷電瞬時過電流和限制過電壓的作用。氣體放電管的極間絕緣電阻很大,寄生電容很小,這使得它在對高頻信號線路的雷電防護方面具有明顯的優(yōu)勢。然而,氣體放電管的主要不足之處在于其放電時延較大,動作靈敏度不夠理想,對于波頭上升陡度較大的雷電波難以有效地抑制,在電源系統(tǒng)的雷電防護中還存在續(xù)流問題。常見的氣體放電管有二極放電管和三極放電管,其封裝外殼材料多為陶瓷,因此也被稱為陶瓷放電管。
    氣體放電管,TVS管
    一、工作原理
    氣體放電管的工作原理基于氣體間隙放電。當(dāng)在放電管兩極之間施加一定電壓時,極間會產(chǎn)生不均勻電場。在此電場的作用下,管內(nèi)氣體開始游離。隨著外加電壓的增大,當(dāng)極間場強超過氣體的絕緣強度時,兩極之間的間隙將被擊穿放電,由原來的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)。導(dǎo)通后,放電管兩極之間的電壓會維持在由放電弧道決定的殘壓水平,這種殘壓通常很低,從而能夠有效地保護與放電管并聯(lián)的電子設(shè)備免受過電壓的損壞。
    二、氣體放電管與 TVS 管的區(qū)別
    氣體放電管和 TVS 管在應(yīng)用場景、反應(yīng)時間和通流能力等方面存在顯著差異。氣體放電管主要用于通信系統(tǒng)的防雷保護,而 TVS 管則廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的過電壓保護。在反應(yīng)時間方面,TVS 管的反應(yīng)速度最快,可達皮秒級;壓敏電阻稍慢,為納秒級;而氣體放電管的反應(yīng)時間則通常為幾十個納秒甚至更長。在通流能力方面,TVS 管的通流能力相對較小,通常只有幾百安培;壓敏電阻的通流能力介于 TVS 管和氣體放電管之間,能夠通過數(shù) KA 到數(shù)十 KA 的單次 8/20μS 浪涌電流;氣體放電管的通流能力最大,通??梢詫?dǎo)通數(shù)百次的十 KA 級別 8/20μS 浪涌電流。從放電原理來看,TVS 管基于二極管雪崩效應(yīng),壓敏電阻器基于氧化鋅晶粒間的勢壘作用,而氣體放電管則是基于氣體擊穿放電。在承壓能力方面,TVS 管的承壓能力通常在 5.5V 到 550V 之間,壓敏電阻的承壓能力范圍從 10V 到 9000V,而氣體放電管的承壓能力則從 75V 到 3500V 不等。
    三、氣體放電管的選型要點
    選型時,需綜合考慮多個參數(shù),以確保氣體放電管能夠有效地保護電路免受過壓和過流的損害,同時滿足特定的應(yīng)用需求。以下是氣體放電管選型時需要考慮的關(guān)鍵參數(shù):
    工作電壓 :氣體放電管的直流擊穿電壓取值應(yīng)大于電路工作最大值,通常要求為電路工作電壓的 1.5~2 倍,對于交流電源則為有效值的 1.4 倍。
    防護等級 :根據(jù)電路的防護等級確定通流量,要求額定通流量的 2 倍以上,該值與測試電壓和波形有關(guān)。
    耐壓測試 :器件的直流擊穿電壓必須大于耐壓測試電壓。
    信號速率 :在信號接口防護中,需考慮結(jié)電容大小,高速信號線上應(yīng)選擇結(jié)電容小的器件。
    直流擊穿電壓 :代表系統(tǒng)工作在一個低上升率電壓波形時的擊穿電壓,是一個電壓區(qū)間,表示受保護系統(tǒng)可正常工作的范圍。
    沖擊擊穿電壓 :代表系統(tǒng)工作在一個高上升率電壓波形時的擊穿電壓,也是一個電壓區(qū)間,表示一般防護時的擊穿電壓。
    標(biāo)稱放電電流 :包括通過 50Hz 交流電流的額定有效值和 8/20μs 波形的額定放電電流,表示耐交流電流和耐短波電流的能力。
    絕緣電阻 :放電管未擊穿時的絕緣電阻值,一般要求為 1~10GΩ。
    電容 :放電管電極間的電容,通常在 2~10pF 之間。
    氣體放電管作為通信系統(tǒng)防雷保護的關(guān)鍵組件,憑借其獨特的優(yōu)勢在電路保護中發(fā)揮著重要作用。然而,任何保護器件都有其局限性,在選型和使用過程中,需充分考慮各種因素,以實現(xiàn)最佳的保護效果。通過合理選型和應(yīng)用,氣體放電管能夠為現(xiàn)代電子設(shè)備提供可靠的安全保障。
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