压敏电阻与气体放电管的_配合问题

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。

压敏电阻与气体放电管的配合使用一．基础知识介绍气体放电管和压敏电阻是防雷器主要组成元器件。

气体放电管用于开关型防雷器，压敏电阻用于限压型防雷器。

一、气体放电管的工作原理及特性气体放电管一般采用陶瓷作为封装外壳，放电管内充满电气性能稳定的惰性气体，放电管的电极一般有两个电极、三个电极和五个电极三种结构。

当在放电管的极间施加一定的电压时，便在极间产生不均匀的电场，在电场的作用下，气体开始游离，当外加电压达到极间场强并超过惰性气体的绝缘强度时，两极间就会产生电弧，电离气体，产生“负阻特性”，从而马上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，就引起间隙放电，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。

浪涌消失时，极板恢复到原来的状态。

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保护上；由于它的极间绝缘电阻大，因而寄生电容很小，所以用于对高频电子线路的保护有着明显的优势。

然而气体放电管由于其本身在放电时的时延性较大和动作灵敏性不够理想，因此它对于上升陡度较大的雷电波头也难以进行有效的抑制，所以气体放电管一般在防雷工程的应用上大多与限压型防雷器进行综合应用。

综上所述：气体放电管的优点是电流通容量大；寄生电容小；残压较低，一般900V左右；气体放电管的缺点是：1、放电时延性较大，动作灵敏度不够，响应时间较慢，为80ns左右。

2、有续流，不利于对交流或20V以上的线路进行保护，因而与火花间隙一样，存在续流的遮断问题。

3、无法进行劣化指示和实现故障遥信功能，安全系数不高。

二、压敏电阻的工作原理及特性压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性的限压型电阻。

压敏电阻的伏安特性是连续和递增的，因此它不存在续流的遮断问题。

它的工作原理为压敏电阻的氧化锌和添加剂在一定的条件下“烧结”，电阻就会受电压的强烈影响，其电流随着电压的升高而急剧上升，上升的曲线是一个非线性指数。

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。

常见防雷（surge,lighting)器件(TVS,压敏电阻，气体放电管，固体放电管，SP D)应用TVS瞬态干扰抑制器性能与应用瞬态干扰瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。

瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必须采用抑制措施。

硅瞬变吸收二极管硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。

硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。

可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。

TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。

使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。

TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。

TVS的特性TVS的电路符号和普通的稳压管相同。

其电压-电流特性曲线如图1所示。

其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。

图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。

在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。

随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。

其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。

压敏电阻工作原理、常见的技术问题分析压敏电阻是一种限压型保护器件。

利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护。

压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、结电容、响应时间等。

压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护其响应速度可以满足要求。

压敏电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。

压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。

压敏电阻的压敏电压（min(U1mA)）、通流容量是电路设计时应重点考虑的。

在直流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(1.8～2)Udc，式中Udc为回路中的直流额定工作电压。

在交流回路中，应当有：min(U1mA) ≥(2.2～2.5)Uac，式中Uac为回路中的交流工作电压的有效值。

上述取值原则主要是为了保证压敏电阻在电源电路中应用时，有适当的安全裕度。

在信号回路中时，应当有：m in(U1mA)≥(1.2～1.5)Umax，式中Umax为信号回路的峰值电压。

压敏电阻的通流容量应根据防雷电路的设计指标来定。

一般而言，压敏电阻的通流容量要大于等于防雷电路设计的通流容量。

压敏电阻主要可用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路。

压敏电阻的失效模式主要是短路，当通过的过电流太大时，也可能造成阀片被炸裂而开路。

压敏电阻使用寿命较短，多次冲击后性能会下降。

因此由压敏电阻构成的防雷器长时间使用后存在维护及更换的问题。

在消费类电子产品中，为了追求较小的安装面积，压敏电阻做成叠层型，称为Multi-layer Varistor(MLV),其结构与叠层型的瓷片电容（MLCC）完全相同，只是叉指电极间的材料不是普通的陶瓷电介质，而是ZnO压敏材料。

压敏电阻和气体放电管串联原理
压敏电阻和气体放电管串联原理
一、什么是压敏电阻？
压敏电阻（Pressure-sensitive Resistor）是一种应用非常广泛的电阻，它可以通过外界的压力或者触觉信号来控制电路的状态。

该种电阻由压敏元件、支架和电路板组成，它的原理是压敏元件被外部压力挤压时，就会改变元件的内部结构，从而改变电路的电阻值，从而影响电路的状态。

二、什么是气体放电管？
气体放电管（Gaseous Discharge Tube）又称气体放电灯，是一种新型的照明器具。

它是一种通过容纳某种气体的玻璃管形成的电路电容，在一定的压力下，在其中放入一定的气体，当管内外的电压达到一定的值时，管内就会出现大规模的电流放电，使管内的温度急剧升高，从而发出光。

三、压敏电阻和气体放电管的串联原理
将压敏电阻和气体放电管串联，当压敏电阻受压时，就会导致气体放电管的电压发生变化，从而引起放电。

由于压敏电阻能够被外部触觉信号作用而改变电阻值，因此可以通过调节压敏电阻来控制气体放电管的电压，从而实现电路控制。

- 1 -。

气体放电管（Gas Discharge Tube，简称GDT）和压敏电阻（Varistor，简称TVS）都是常见的电压保护元件，在电子设备中起着重要的作用。

它们之间有很多区别，本文将针对这些区别进行详细的介绍。

1. 工作原理气体放电管是一种利用气体放电来保护电子设备的元件。

当电压超过气体放电管的工作电压时，气体放电管会突然导通，将电压引到接地，从而保护设备免受过压的损害。

压敏电阻是一种非线性电阻，在正常工作时呈高阻状态，当电压超过其额定电压时，压敏电阻会立即变为低阻状态，吸收过压电流，起到保护电路的作用。

2. 灵敏度气体放电管的工作电压通常在数百伏至数千伏之间，具有较高的耐压能力。

它对快速、高能量的过压脉冲有很好的响应能力。

压敏电阻的工作电压较低，一般在几伏至几百伏之间，对于低能量的过压脉冲有较好的响应能力。

3. 响应速度气体放电管的响应速度非常快，当发生过压时，气体放电管会立即导通，引导电压到地，起到保护作用。

压敏电阻的响应速度较快，但相对于气体放电管来说较慢，需要一定的时间来达到低阻状态。

4. 适用范围气体放电管广泛应用于需要快速响应高能过压的场合，如通信设备、电源系统等。

压敏电阻常用于对低能量过压的保护，如电子电路中的防雷保护、过压保护等。

5. 结构和尺寸气体放电管通常较大，由于其内部需要包含气体放电管和电极之间的间隙，使得其体积较大。

压敏电阻体积较小，可根据需要设计成不同尺寸和形状，适用于各种紧凑空间的设计。

气体放电管和压敏电阻在工作原理、灵敏度、响应速度、适用范围以及结构和尺寸等方面存在很大的差异。

在实际应用中，需要根据具体的场合和需求来选择合适的电压保护元件，以保障电子设备的安全和稳定运行。

电子设备在使用过程中，常常会受到各种不同类型的电压干扰，因此需要采用一些电压保护元件来保护设备免受损害。

气体放电管（GDT）和压敏电阻（TVS）作为常见的电压保护元件，在实际应用中有着不同的特点和优势。

压敏电阻和气体放电管串联使用选型指南一、压敏电阻的特点与应用压敏电阻是一种电阻值随外加电压变化的特殊电阻器件。

其主要特点如下：1. 高灵敏度：压敏电阻对外加电压的变化非常敏感，能够迅速响应并产生电阻值的变化。

2. 宽工作电压范围：压敏电阻的工作电压范围广，可在几伏至几百伏之间工作，适用于不同的电路设计。

3. 高阻值：压敏电阻的阻值可以达到几百兆欧姆，能够满足高阻值要求的应用场景。

4. 快速响应：压敏电阻的响应速度快，能够在微秒级别内完成电阻值的变化。

压敏电阻广泛应用于电子设备中的过电压保护、电压调节、传感器等领域。

例如，在电源电路中，压敏电阻用于过压保护，当电路中出现过电压时，压敏电阻会迅速变成低阻态，将过电压引向地。

二、气体放电管的特点与应用气体放电管是一种通过气体放电来实现电流限制和保护电路的器件。

其主要特点如下：1. 电流限制：气体放电管在电流达到一定值时，能够迅速开启，形成低阻态，将过电流引向地，起到限流保护的作用。

2. 快速响应：气体放电管的响应速度非常快，能够在纳秒级别内完成开启动作，有效保护电路。

3. 宽工作电压范围：气体放电管的工作电压范围广，可以在几十伏至几千伏之间工作，适用于不同电路的需求。

4. 高耐压能力：气体放电管能够承受较高的电压，可用于高压电路的过压保护。

气体放电管广泛应用于电源、通信、雷达、电视、汽车等领域，用于过电流保护、过压保护、电压调节等功能。

例如，在通信设备中，气体放电管常用于限制电路中的过电流，保护设备免受损坏。

三、压敏电阻与气体放电管的串联使用压敏电阻和气体放电管在一些特定的场景中可以进行串联使用，以实现更好的电路保护效果。

在选择适合的压敏电阻和气体放电管时，需要考虑以下几个因素：1. 工作电压范围：压敏电阻和气体放电管的工作电压范围应匹配，以保证在电路中正常工作。

2. 响应速度：压敏电阻和气体放电管的响应速度应匹配，以确保在过电压或者过电流时能够迅速响应并保护电路。

压敏电阻气体放电管串联参数英文回答：Varistor-Gas Discharge Tube Series.Introduction.Varistors and gas discharge tubes (GDTs) are two types of overvoltage protection devices that are commonly used in electronic circuits. Varistors are voltage-dependent resistors that exhibit a nonlinear relationship between voltage and current. When the voltage across a varistor exceeds a certain threshold, the varistor's resistance decreases dramatically, allowing current to flow through the device. This clamping action helps to protect sensitive electronic components from damage caused by voltage surges.GDTs are gas-filled devices that operate on the principle of electrical breakdown. When the voltage across a GDT exceeds a certain threshold, the gas inside thedevice ionizes, creating a plasma channel that allows current to flow. This current flow causes the GDT to conduct, shunting the surge current away from the protected circuit.Applications.Varistors and GDTs are used in a wide variety of applications, including:Power systems: Varistors and GDTs are used to protect power lines and equipment from voltage surges caused by lightning strikes and other events.Industrial equipment: Varistors and GDTs are used to protect industrial equipment from voltage surges caused by motor starting, switching transients, and other sources.Consumer electronics: Varistors and GDTs are used to protect consumer electronics from voltage surges caused by lightning strikes, power outages, and other events.Advantages and Disadvantages.Varistors and GDTs each have their own advantages and disadvantages. Some of the advantages of varistors include:Low cost: Varistors are relatively inexpensive compared to other types of overvoltage protection devices.Compact size: Varistors are available in a variety of small sizes, making them ideal for use in space-constrained applications.Fast response time: Varistors have a fast response time, making them effective at protecting against short-duration voltage surges.Some of the advantages of GDTs include:High surge current capacity: GDTs can handle very high surge currents, making them ideal for protecting against severe voltage surges.Long life: GDTs have a long life expectancy, making them ideal for use in applications where reliability is critical.Low capacitance: GDTs have a low capacitance, making them ideal for use in high-frequency applications.Some of the disadvantages of varistors include:Nonlinear response: Varistors have a nonlinear response to voltage, which can make them less effective at protecting against certain types of voltage surges.Temperature sensitivity: The performance of varistors can be affected by temperature, which can make them less effective in extreme temperature environments.Limited surge current capacity: Varistors have a limited surge current capacity, which can make them less effective at protecting against severe voltage surges.Some of the disadvantages of GDTs include:Higher cost: GDTs are more expensive than varistors.Larger size: GDTs are available in a variety of sizes, but they are generally larger than varistors.Slower response time: GDTs have a slower response time than varistors, making them less effective at protecting against short-duration voltage surges.Selection.The selection of a varistor or GDT for a particular application depends on a number of factors, including:Voltage rating: The voltage rating of the device must be greater than the maximum voltage that the device will be exposed to.Surge current capacity: The surge current capacity of the device must be greater than the maximum surge current that the device will be exposed to.Response time: The response time of the device must be fast enough to protect against the type of voltage surge that the device will be exposed to.Cost: The cost of the device must be within the budget for the application.Conclusion.Varistors and GDTs are two types of overvoltage protection devices that are commonly used in electronic circuits. Each type of device has its own advantages and disadvantages, and the selection of the right device for a particular application depends on a number of factors.中文回答：压敏电阻-气体放电管串联。