防雷接地产品，防雷元件介绍

1 开关元件类

1.1 定义

正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。

1.2 开关元件分类

开关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、半导体过压保护器（半导体放电管、固体放电管）三种类型。

1.2.1 陶瓷气体放电管

1.2.1.1 陶瓷气体放电管工作原理

       气体放电管的内部结构如图所示。它主要由电极及绝缘瓷管所组成，在电极的有效电子檄活化合物发射表面上涂有激活化合物(电子粉)，电极间的距离一般小于1mm以提高屯子的发射能力。为了保气体放电管能快速地将浪涌电压限制在低电位，在陶瓷绝缘管内表面制作有一导电带，通过作用电场来加速放电区域的电离，使放电管具有快速响应特性和可恢复性。

       把一对互相隔开的冷电极，封装在玻璃或陶瓷管内，管内再充以一定压力的惰性气体（如氩气），就构成了一只放电管。

图1 二较放电管电气符号

图2 二较陶瓷气体放电管外观

       由于两只放电管分别装在一个回路的两根导线上，有时回不同时放电，使两导线之间出现电位差，为了使两根导线上的放电管能接近统一时间放电，减少两线之间的电位差，又研制了三级放电管。可以看作是由两只二级放电管合并在一起构成的。三级放电管中间的一级作为公共地线，另两级分别接在回路的两条导线上。符如图

图3 三较放电管电气符号

图4 三较陶瓷气体放电管外观

1.2.1.2 气体放电管技术参数

       气体放电管主要技术参数：

① 标称直流击穿电压（V）；

② 直流击穿电压误差（%）；

③ 冲击击穿电压（V）；

④ 标称耐冲击电流（kA）；

⑤ 单次耐冲击电流（kA）；

⑥ 绝缘电阻（GΩ）;

⑦ 电容（pF）；

⑧ 外形尺寸（mm）；

图5 8/20μs冲击的波形图

1.2.2 玻璃放电管

“玻璃放电管”将半导体集成在气体放电管里，使该产品集气体放电管的大浪涌电流和半导体的高速响应于一体，克服了原气体放电管响应速度慢（μs级）和半导体管耐浪涌电流弱的缺点、具有响应速度快（ns级）、耐冲击、性能稳定、重复性好和寿命长等优点。电流承受能力强(8/20μs)：500A、1000A、3000A。

图5 玻璃放电管外观

1.2.3 固体放电管

固体放电管是基于晶闸管原理和结构的一种两端负阻器件。可以吸收突波，抑制过高电压，达到保护易损组件的目的。该 器件是在硅单晶片两面同时掺杂同种杂质而形成。

图6 固体放电管外观

1.3 开关元件优点

① 击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流；

② 击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小；

③ 脉冲通流容量（峰值电流）大：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。

④ 除了个别半导体过压保护器外，它们都具有双向对称特性。

⑤ 陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下。

⑥ 玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度都很快，在ns量级。

⑦ 玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，较高的达5kV。

⑧ 半导体过压保护器的击穿电压可以做得很准确。

1.4 开关元件缺点

① 由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为0.2～0.3μs(200～300ns),较快也就是0.1μs(100ns)左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。

② 击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为±20%。

③ 击穿电压只有几个特定值。玻璃放电管和半导体过压保护器：

④ 通流容量较陶瓷气体放电管小得多。

⑤ 击穿电压尚未形成系列值。

⑥ 玻璃放电管击穿电压分散性较大，为±20%。

⑦ 半导体过压保护器电容较大，有几十至几百pF。

1.5 放电管的测量

1.5.1 防雷元件测试仪（FC-2G）

适用于氧化锌避雷器(压敏电阻)、金属陶瓷放电管、真空避等过压防护元件直流参数的测试。

具有记忆、运算、保持、控制、自检功能。

具有高压短路保护、过流保护、高压予置等功能。高压自泄放时间小于0.5秒。

测试结果由三位半LCD数字显示、准确度高，可靠性好。

多功能型还具有连续和筛选功能、适合电信部门使用的点火电压190V～260V的放电管批量检验。

1.5.2 测量方法（FC-2G 型测气体放电管）

①将“测试选择”键置“放电管”位；“U0.75选择”键置“人工”位，开启电源和高压。

②调节“高压预置”旋钮。使仪器显示的预置电压值低于被测放电管标称值100V以下，直至起始位置(约15V)。

    ③将被测放电管用测量线接入仪器“测试孔”“+”、“—”端钮，轻触“升压”键，待绿色“放电指示灯”亮时，仪器稳定显示出的值为该放电管点火电压值。

连续测试时，须待预置电压显示值稳定后，再启动“升压”键。

2 限压元件类

2.1 定义

当限压元件外加电压小于其导通电压时，它具有很大的内阻，漏电流很小；当外加电压大于其导通电压时，其内阻急剧减小，可以流过很大的电流，而其两端的电压却只有少量的上升。。

2.2 限压元件分类

限压元件类有压敏电阻、TVS管（瞬态电压抑制二极管）等。它们象稳压二极管那样具有限压特性。它们的导通电压都有从低压到高压的系列值，便于在各种不同电压的电路中使用。另外，两者的电容都较大（TVS管也有低电容产品），不适于在高频电路中使用。。