1、2.1 氣體放電管2.1.1 簡(jiǎn)介氣體放電管是在放電間隙內(nèi)充入適當(dāng)?shù)臍怏w介質(zhì)，配以高活性的電子發(fā)射材料及放電引燃機(jī)構(gòu)，通過(guò)銀銅焊料高溫封接而制成的一種特殊的金屬陶瓷結(jié)構(gòu)的氣體放電器件。它主要用于瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)，也可作為點(diǎn)火開關(guān)。在正常情況下，放電管因其特有的高阻抗(>1000M)及低電容 (<2pF)特性，在它作為保護(hù)元件接入線路中時(shí)，對(duì)線路的正常工作幾乎沒有任何不利的影響。當(dāng)有害的瞬時(shí)過(guò)電壓竄入時(shí)，放電管首先被擊穿放電，其阻抗迅速下降，幾乎呈短路狀態(tài)，此時(shí)，放電管將有害的電流通過(guò)地線或回路泄放，同時(shí)將電壓限制在較低的水平，消除了有害的瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流，從而保護(hù)了線路及元件。當(dāng)過(guò)

2、電壓消失后，放電管又迅速恢復(fù)到高阻抗?fàn)顟B(tài)，線路繼續(xù)正常工作。氣體放電管是一種間隙式的防雷保護(hù)元件，它在通信系統(tǒng)的防雷保護(hù)中已獲得了廣泛應(yīng)用。放電管常用于多級(jí)保護(hù)電路中的第一級(jí)或前兩級(jí)，起泄放雷電暫態(tài)過(guò)電流和限制過(guò)電壓作用。由于放電管的極間絕緣電阻很大，寄生電容很小，對(duì)高頻電子線路的雷電防護(hù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。氣體放電管的基本特點(diǎn)是：通流量容量大，絕緣電阻高，漏電流小。但殘壓高，反應(yīng)時(shí)間慢(100ns)，動(dòng)作電壓精度較低，有續(xù)流現(xiàn)象。Figure 1氣體放電外觀圖2.1.2 氣體放電的伏安特性氣體放電管的伏安特性通常與管子的哪些電極間施加什么極性的電壓沒有關(guān)系?，F(xiàn)以一個(gè)直流放電電壓為150V的二極放

3、電管為例，來(lái)說(shuō)明放電管伏安特性的基本特征。下圖是按電子元件伏安特性的慣用畫法，即以電壓為自便量，畫作橫坐標(biāo)；以電流為應(yīng)變量，畫作縱坐標(biāo)。由于電流的范圍很大，其變化常達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，所以電流用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示。如圖所示的伏安特性上，當(dāng)逐漸增加兩電極間的電壓時(shí)，放電管在A點(diǎn)放電，A點(diǎn)的電壓稱為放電管的直流放電電壓。在A到B之間的這段伏安特性上，其斜率（即動(dòng)態(tài)電阻du/di）是負(fù)的，稱為負(fù)阻區(qū)。如果200V的直流電壓源經(jīng)1M的電阻加到放電管上，放電管即工作在此區(qū)間，這時(shí)的放電具有閃變特征。BC段為正常輝光放電區(qū)，在此區(qū)間內(nèi)電壓基本不隨電流而變，當(dāng)輝光覆蓋整個(gè)陰極表面時(shí)，電流再增加，電壓也不增加。CD段稱為

4、異常輝光放電區(qū)。直流放電電壓為90V300V放電管，其輝光放電區(qū)BD的最大電流一般在0.2A1.5A之間。當(dāng)電流增加到足夠大時(shí)放電E點(diǎn)突然進(jìn)入電弧放電區(qū)，即使是同一個(gè)放電管，放電由輝光轉(zhuǎn)入電弧時(shí)的電流值也是不能精確重復(fù)的。在電弧放電時(shí)，處在電場(chǎng)中加速了的正離子轟擊陰極表面，陰極材料被濺射到管壁上，陰極被燒蝕，使間隙距離增加，管壁絕緣變壞。在采用合適的材料后，放電管可以做到導(dǎo)通10KA、8/20s電流數(shù)百次。在電弧區(qū)，放電管兩端的電壓基本上與通過(guò)的電流無(wú)關(guān)，在管內(nèi)充以不同的惰性氣體并具有不同的電壓電弧壓降常在10V30V。管子工作在電弧區(qū)就可以將電壓箝制在較低的水平，從而達(dá)到過(guò)電壓保護(hù)的目的。當(dāng)

5、電流下降到比開始燃?。‥點(diǎn)）的數(shù)值低的電弧熄滅電流值（F點(diǎn)）時(shí)，放電由電弧轉(zhuǎn)為輝光，電弧熄滅電流通常在0.1A0.5A。Figure 2氣體放電管的伏安特性曲線按照過(guò)電壓保護(hù)的要求，在過(guò)電壓作用下放電后，放電管應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)到非導(dǎo)通狀態(tài)，否則在電弧區(qū)的續(xù)流可能會(huì)燒壞管子，甚至使通過(guò)續(xù)流的導(dǎo)線或電源也受到損壞。在輝光區(qū)，毫安級(jí)的續(xù)流長(zhǎng)期流過(guò)，也會(huì)使放電管損壞。因此，系統(tǒng)中加在放電管兩端的系統(tǒng)正常運(yùn)行電壓應(yīng)低于維持放電的電壓。在一般信號(hào)電路中，電源內(nèi)阻較大，維持放電的電壓是維持輝光放電的電壓。在試驗(yàn)時(shí)，將直流電源與放電管之間串聯(lián)5K電阻，慢慢升壓使放電管動(dòng)作，然后再慢慢降低電壓，測(cè)出放電管停止放電時(shí)

6、的電壓。例如，測(cè)得直流放電電壓為350V的放電管維持放電電壓為68V184V。實(shí)際上，隨著放電管品種的不同，其維持放電電壓值的差異是比較大的。在被放電管保護(hù)的系統(tǒng)中，只要直流電源電壓低于維護(hù)放電電壓或交流電源電壓的幅值低于管子的直流放電電壓，過(guò)電壓過(guò)去后就不會(huì)有續(xù)流，但在某些情況下可能會(huì)在電弧區(qū)產(chǎn)生續(xù)流，對(duì)此需要采取限流措施。2.1.3 氣體放電管結(jié)構(gòu)早期的放電管是以玻璃作為管子的封裝外殼，現(xiàn)已改用陶瓷作為封裝外殼，放電管內(nèi)充入電氣性能穩(wěn)定的惰性氣體（如氬氣和氖氣等），放電電極一般為兩個(gè)、三個(gè)或五個(gè)，電極之間由惰性氣體隔開。按電極個(gè)數(shù)的設(shè)置來(lái)劃分，放電管可分為二極、三極和五極放電管。氣體放電管

7、的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。對(duì)于兩極放電管來(lái)說(shuō)，它由純鐵電極、鎳鉻鈷合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等主要部件構(gòu)成。管內(nèi)放電電極上涂敷有放射性氧化物，管內(nèi)內(nèi)壁也涂敷有放射性元素，用于改善放電特性。放電電極主要有針形和杯形兩種結(jié)構(gòu)，在針形電極的放電管中，電極與管體壁之間還要加裝一個(gè)圓筒熱屏，該熱屏可以使陶瓷管體受熱趨于均勻，不致出現(xiàn)局部過(guò)熱而引起管斷裂。熱屏內(nèi)也涂敷放射性氧化物，以進(jìn)一步減小放電分散性。在杯形電極的放電管中，杯口處裝有鉬網(wǎng)，杯內(nèi)裝有銫元素，其作用也是減小放電分散性。對(duì)于三級(jí)放電管，它也是由純鐵電極、鎳鉻鈷合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等主要部件構(gòu)成。與二極放電管不同，在三極放電管中增加了鎳鉻鈷合金

8、圓筒，作為第三電極，即接地電極。五極放電管的主要部件與二、三極放電管基本相同，它具有較好的放電對(duì)稱性，可適合于多線路的保護(hù)。Figure 3氣體放電管的組成Figure 4二極氣體放電管的結(jié)構(gòu)Figure 5三極氣體放電管的結(jié)構(gòu)2.1.4 氣體放電管工作原理下圖描述了放電管的放電過(guò)程。電壓上升到擊穿電壓Vs值期間，實(shí)際上沒有電流流過(guò)，著火后電壓降至輝光狀態(tài)電壓量級(jí)Vgl(70150伏，電流從幾百毫安至1.5安培據(jù)管型而定）。隨著電流的進(jìn)一步增加，躍變到弧光狀態(tài)A。在這種狀態(tài)下，弧光電壓極低，一般為1035伏，在很寬的范圍實(shí)際與電流無(wú)關(guān)。隨著過(guò)電壓降低（即波形第二半周），通過(guò)放電管的電流相應(yīng)降到

9、維持弧光狀態(tài)所需的最小值（此10mA至100mA，據(jù)管型而定）以下，從而，必定停止弧光放電，通過(guò)輝光狀態(tài)后，放電管在電壓Ve處熄滅。Figure 6氣體放電管的特性曲線氣體放電管的微觀過(guò)程如圖所示。Figure 7氣體放電管的微觀過(guò)程1) 湯生放電氣體放電分為兩大類：非自持放電和自持放電。A. 非自持放電是指在存在外致電源的條件下放電才能維持的現(xiàn)象；B. 自持放電是指去掉外致電離源的情況下放電仍能維持的現(xiàn)象放電從非自持過(guò)渡到自持的現(xiàn)象稱為氣體擊穿。這種放電現(xiàn)象與理論是本世紀(jì)初由科學(xué)家湯生提出的。Figure 8湯生放電的伏安特性A. T0區(qū)：剩余電離粒子和電子在電場(chǎng)的作用下定向運(yùn)動(dòng)，電流從零開

10、始逐漸增加，當(dāng)極間電場(chǎng)足夠大時(shí)，所有帶電粒子都可到達(dá)電極，這時(shí)電流到達(dá)某一最大值。由于剩余電離產(chǎn)生的帶電粒子密度一般很弱，所以T0區(qū)域飽和電流值仍然很?。s10-12A量級(jí))。B. T1區(qū)：陰極發(fā)射的電子在電場(chǎng)的作用下獲得足夠的能量，它們與氣體分子碰撞并產(chǎn)生電離，導(dǎo)致帶電粒子增加，放電電流隨之上升。C. T2區(qū)：電子與氣體分子碰撞產(chǎn)生正離子，電流進(jìn)一步增大。這里從陰極發(fā)射的最原始的電子是由某種光電效應(yīng)產(chǎn)生的，如果這種光電效應(yīng)突然消失，那么湯生放電區(qū)域的電流會(huì)立即中斷，所以這種屬于非自持放電。當(dāng)作用在放電管兩端的電壓大于某一臨界值Vs時(shí)，放電管的電流會(huì)突然迅速上升，如此時(shí)移去外界電離源放電會(huì)照舊

11、維持，氣體出現(xiàn)某種類型的自持放電，如輝光放電和弧光放電。這時(shí)氣體產(chǎn)生了擊穿或著火，其臨界電壓值Vs就稱為擊穿電壓。2) 帕邢定律和潘寧效應(yīng)試驗(yàn)證明，在放電空間里，氣體的擊穿電壓只是氣壓和極距乘積的函數(shù)(帕邢定律)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)牧挤N氣體組成的混合氣體中，它的著火電壓會(huì)低于單種氣體的著火電壓，目前在氬-汞以及氖-氬混合氣體中都發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，這種效應(yīng)稱為潘寧效應(yīng)。3) 輝光放電輝光放電是一種重要的放電形式，是湯生放電的進(jìn)一步發(fā)展，主要區(qū)別在于輝光放電有較大的電流。因放電管出現(xiàn)特有的光輝而得名，輝光放電可分為亞輝光、正常輝光及反常輝光放電三種類型。輝光放電是一種自持放電，放電電流大小為毫安級(jí)，

12、它是靠正離子轟擊陰極所產(chǎn)生的二次電子發(fā)射來(lái)維持的。輝光放電很明顯分為以下幾個(gè)區(qū)域：A. 陰極位降區(qū)：陰極與a之間，這里有很大的電場(chǎng)強(qiáng)度。B. 負(fù)輝區(qū)：ab之間，這里電離和激發(fā)主要由陰極位降加速下的快速電子碰撞氣體原子而引起。C. 法拉第暗區(qū)：bc之間，這里電子能量太低，不足以激發(fā)氣體原子，在ac之間的電子流主要是擴(kuò)散電子流。D. 正柱區(qū)：cd之間，這里電場(chǎng)強(qiáng)度為常數(shù)。E. 陽(yáng)極輝區(qū)：陽(yáng)極附近的發(fā)光區(qū)。Figure 9輝光放電的區(qū)域4) 弧光放電弧光放電是一種自持放電，它的主要特點(diǎn)是維持電壓低，通常只有30伏以內(nèi)。由于弧光電流很大，單靠正離子轟擊陰極不能提供這么多電子，更多的電子應(yīng)該是陰極自身發(fā)

13、射電子?；」夥烹姺譃槿齻€(gè)區(qū)。A. 陰極位降區(qū)：區(qū)域很短<10-4m，壓降10V，電流密度很大（1010A/m2),這個(gè)區(qū)域?qū)τ陉帢O發(fā)射電子及維持放電很重要。B. 陽(yáng)極位降區(qū)：空間電荷是負(fù)的，而且不存在陽(yáng)極發(fā)射，通常位降及電流密度小于陰極。C. 弧光正柱：在兩者之間的是弧光正柱區(qū)，也是等離子區(qū)，氣體是中性的，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與氣體的性質(zhì)、氣壓、及電流有關(guān)。Figure 10弧光放電中電位的軸向分布5) 輝弧轉(zhuǎn)換過(guò)程從輝光放電相對(duì)低的電流密度、高的電壓過(guò)渡到弧光放電高的電流密度、低的放電電壓需要陰極電子發(fā)射機(jī)構(gòu)本質(zhì)的改變才行。在反輝光區(qū)，電流密度增加，陰極位降增加，這使得撞擊陰極的正離子能量增

14、加，并提高了陰極的溫度，反常輝光放電較高電流那部分對(duì)應(yīng)陰極溫度將變得足夠高，從而使陰極發(fā)射出足夠多的電子，這樣最后只用較低的電壓就能維持放電。Figure 11氮?dú)夥烹姷妮x光-弧光過(guò)渡2.1.5 氣體放電管參數(shù)特性1) 直流擊穿電壓（Vs）在放電管兩端施加一個(gè)100V/S緩慢上升的點(diǎn)電壓時(shí)，致使放電管發(fā)生擊穿的電壓值。亦稱“直流擊穿電壓”，記為:Vs。由于放電具有分散性，圍繞著這個(gè)平均值還需要同時(shí)給出允許的偏差上限和下限值。Figure 12氣體放電管直流擊穿電壓2) 沖擊擊穿電壓在放電管極間施加上升速率很快的（100V/us或1KV/us）電壓時(shí)，致使放電管發(fā)生擊穿時(shí)刻的電壓值。記為Vss。

15、由于放電管的響應(yīng)時(shí)間或動(dòng)作時(shí)延與電壓脈沖的上升陡度有關(guān)，對(duì)于不同的上升陡度，放電管的沖擊放電電壓是不相同的。一些制造廠通常是給出在上升陡度為1KV/s的沖擊放電電壓值，實(shí)際上，出于一般應(yīng)用的考慮，還應(yīng)給出放電管在100V/s、500V/s、1KV/s、5KV/s和10KV/s等不同上升陡度下的沖擊放電電壓，以盡量包括在各種保護(hù)應(yīng)用環(huán)境中可能遇到的暫態(tài)過(guò)電壓上升陡度范圍Figure 13氣體放電管的沖擊擊穿電壓Figure 14氣體放電管的典型反應(yīng)模式3) 響應(yīng)時(shí)間在具有一定波頭上升陡度（陡度du/dt在1KV/s以上）的暫態(tài)過(guò)電壓作用下，當(dāng)放電管上電壓上升到其直流放電電壓值時(shí)，管子并不能立即放

16、電，而是要等到管子上電壓上升到一個(gè)比直流放電電壓值高出很多的數(shù)值時(shí)，管子才會(huì)放電，也就是說(shuō)，從暫態(tài)過(guò)電壓開始作用于放電管兩端的時(shí)刻到管子實(shí)際放電時(shí)刻之間有一個(gè)延遲時(shí)間，該時(shí)間即稱為響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間有兩部分組成：一是管子中隨機(jī)產(chǎn)生初始電子-離子對(duì)帶電粒子所需要的時(shí)間，即統(tǒng)計(jì)時(shí)延；二是初始帶電粒子形成電子崩所需要的時(shí)間，即形成時(shí)延。為了測(cè)得放電管的響應(yīng)時(shí)間，常用一個(gè)具有固定波頭上升陡度du/dt的電壓源加于放電管上來(lái)測(cè)取響應(yīng)時(shí)間值，試驗(yàn)表明，在陡度du/dt大于0.5KV/s時(shí)，所測(cè)出的放電管實(shí)際放電電壓明顯高于其直流放電電壓。在給定陡度du/dt下，測(cè)出放電管的實(shí)際放電電壓后，其響應(yīng)時(shí)間可按下

17、式來(lái)推算：上式中t為響應(yīng)時(shí)間，ufr為放電管的實(shí)際放電電壓。下圖給出了直流放電電壓分別為150V、230V、350V和470V等幾種放電管的ufr t關(guān)系曲線，由該圖可見，響應(yīng)時(shí)間t隨波頭上升陡度du/dt的增大而減小，且管子的直流放電電壓越高，它在不同陡度下的實(shí)際放電電壓也就越高。Figure 15氣體放電管的相應(yīng)時(shí)間4) 絕緣電阻標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，在放電管極間施加一特定的直流電壓時(shí)測(cè)得的電阻。通常要求氣體放電管的絕緣電阻>109歐姆。在放電管的不斷使用過(guò)程中，絕緣電阻值將會(huì)降低。阻值的降低會(huì)造成在被保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)管子中泄漏電流的增大，也有可能產(chǎn)生噪音干擾。5) 電容放電管極間測(cè)得的電

18、容值.氣體放電管各極間電容應(yīng)不大于10PF, 通常在3PF以下。6) 直流過(guò)保持電壓在特定條件下，放電管經(jīng)沖擊放電后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)從低阻抗導(dǎo)狀態(tài)恢復(fù)到高阻抗絕緣狀態(tài)時(shí)允許負(fù)荷的最高直流電壓，通常以其續(xù)流遮斷時(shí)間來(lái)衡量。任何規(guī)格的放電管續(xù)流遮斷時(shí)間都應(yīng)小于150ms，標(biāo)稱直流擊穿電壓值為70V和90V的管子不考核此項(xiàng)指標(biāo)。放電管過(guò)保持電壓的直流試驗(yàn)電壓分為52V、80V和135V三擋，若過(guò)保持電壓值超出上述范圍，則按需要決定7) 工頻耐受電流放電管通過(guò)工頻電流5次，使管子的直流放電電壓及絕緣電阻無(wú)明顯變化的最大電流稱為其工頻耐受電流。當(dāng)應(yīng)用于一些交流供電線路或易于受到供電線路感應(yīng)作用的通訊線路

19、時(shí)，應(yīng)注意放電管的工頻耐受問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)表明，感應(yīng)工頻電流較小，一般不大于5A，但其持續(xù)時(shí)間卻很長(zhǎng)；供電線路上的過(guò)電流很大，可高達(dá)數(shù)百安培，但由于繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作，其持續(xù)時(shí)間卻很短，一般不超過(guò)5s。8) 沖擊耐受電流將放電管通過(guò)規(guī)定波形和規(guī)定次數(shù)的脈沖電流，使其直流放電電壓和絕緣電阻不會(huì)發(fā)生明顯變化的最大值電流峰值稱為管子的沖擊耐受電流。這一參數(shù)總是在一定波形和一定通流次數(shù)下給出的，制造廠常給出在8/20s波形下通流10次的沖擊耐受電流，也有給出在10/1000s波形下通流300次的沖擊耐受電流。9) 氣體放電管續(xù)流能力（Follow on current)在特定條件下，放電管經(jīng)沖擊放電后，在半

20、個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)從低阻抗導(dǎo)狀態(tài)恢復(fù)到高阻抗絕緣狀態(tài)時(shí)允許負(fù)荷的最大電流。通常以放電管兩端施加的電壓及流經(jīng)放電管的交流電大小來(lái)衡。Figure 16氣體放電管的續(xù)流能力10) 三極管沖擊橫向電壓以兩個(gè)放電間隙不同時(shí)擊穿的時(shí)間差來(lái)衡量，該時(shí)間應(yīng)不大于200ns。Figure 17三極氣體放電管的連接示意圖由于三極氣體放電管至少有兩個(gè)放電間隙共用相同的放電介質(zhì)（墮性氣體）。三極管保護(hù)當(dāng)一個(gè)間隙被擊穿時(shí)，由于電離的氣體分子的運(yùn)動(dòng)而引起另一間隙在電壓未達(dá)到其擊穿電壓時(shí)就被擊穿。也就是說(shuō)在L1與L2之間的電壓差不取決于每個(gè)間隙的擊穿電壓，而只取決于三極放電管中的放電介質(zhì)的特性，如氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度,電離度等。橫向

21、電壓就是用來(lái)衡量三極放電管兩個(gè)放電間隙之間電壓差，及L1與L2之間的電壓差。GB9043中規(guī)定了在1KV/us波形下這種電壓差存在的時(shí)間不得長(zhǎng)于200ns，即:1000V/us*200ns=200V.也就是說(shuō)橫向電壓要小于200V。2.1.6 氣體放電管耐流特性氣體放電管除了上述七大最基本電參數(shù)外，還有耐流能力標(biāo)準(zhǔn),亦稱壽命試驗(yàn),管子的性能通常由耐流等級(jí)的高低決。1) 耐交流放電電流又稱耐工頻電流；在規(guī)定的放電次數(shù)內(nèi)，流經(jīng)放電管放電間隙的近似交流電流的有效值(4852Hz) ，電流大小從2.5A到300A。2) 耐沖擊放電電流在規(guī)定的放電次數(shù)內(nèi)，流經(jīng)放電管放電間隙的沖擊電流峰值。亦稱“脈沖放電

22、電流”或浪涌放電電流“。通常包含種波形10/1000us和8/20us,10/350us 電流大小從100A 到150KA。Figure 18二極管以及三極管耐交流電流能力試驗(yàn)圖2.1.7 限壓防護(hù)一端口和二端口電子系統(tǒng)的放電管保護(hù)電路如圖5所示，這里的圖5（b）采用的是二極放電管，而圖5（c）采用的是三極放電管，通過(guò)設(shè)置這些放電管來(lái)抑制各端鈕處可能出現(xiàn)的共模和差模過(guò)電壓。由圖5可見，對(duì)于一端口電子系統(tǒng)的保護(hù)，采用二極放電管需要用兩只，而采用三極放電管則僅需要一只。同樣，對(duì)于二端口電子系統(tǒng)的保護(hù)，采用二極放電管需要用四只，而采用三極放電管則僅需要兩只（如果采用五極放電管則只需一只）。一般的說(shuō)，

23、在同樣的保護(hù)場(chǎng)合下，采用三極放電管將比采用二極放電管既能減小保護(hù)電路的體積，又能改善保護(hù)效果。現(xiàn)就二極與三極放電管的保護(hù)性能加以比較，考察圖6所示的典型二極放電管保護(hù)接線。在共模過(guò)電壓u作用下，兩個(gè)放電管G1和G2的動(dòng)作特性不能保證完全一樣，兩者之間必然存在著一定的放電分散性，這就使得G1和G2不能保持在同一時(shí)刻放電。假設(shè)G1在t1時(shí)刻放電，G2在t2時(shí)刻放電，如圖7中陰影面積I所示。同樣，G1在G2的滅弧時(shí)刻也不盡相同，假設(shè)G1在t3時(shí)刻滅弧，而G2要到t4時(shí)刻才滅弧，這樣在t3t4時(shí)間間隔內(nèi)，A、B兩線端之間將再次出現(xiàn)差模過(guò)電壓，見圖7中的陰影面積。這些差模過(guò)電壓作用于被保護(hù)的電子系統(tǒng)，將

24、會(huì)干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將危及系統(tǒng)的安全。產(chǎn)生這種差模過(guò)電壓的根本原因在于這兩只二極放電管的特性不一致性，為了克服這一缺陷，可采用一只三極放電管來(lái)取代原先的兩只二極放電管，其保護(hù)接線如圖8所示。從結(jié)構(gòu)上看，三極放電管實(shí)際上可以看作是由一雙二極放電管組成，當(dāng)暫態(tài)過(guò)電壓同時(shí)作用于A、B兩線時(shí)，如果A-G極間首先放電，則此時(shí)在管子內(nèi)部由氣體游離所產(chǎn)生的自由電子會(huì)迅速在B-G極間引起碰撞游離，使B-G很快放電，這就大大減小了兩對(duì)極間的放電分散性。另外，當(dāng)其中一對(duì)電極間（如A-G）截止放電后，由于大量帶電粒子（電子和離子）的復(fù)合作用，使管內(nèi)的電子數(shù)量將大大減小，從而會(huì)迅速地抑制另一對(duì)電極（如B-G）

25、間的碰撞游離，使該對(duì)極間的放電過(guò)程很快截止下來(lái)，這也就大大減小了兩對(duì)極間的截?cái)喾稚⑿?。如果?yīng)用于差模暫態(tài)過(guò)電壓保護(hù)場(chǎng)合，在圖6中，當(dāng)兩只放電管G1和G2在差模過(guò)電壓作用下動(dòng)作放電后，被保護(hù)電子設(shè)備上將承受G1和G2兩只管子的殘壓之和，對(duì)于一些脆弱的電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，常難以耐受這一殘壓和，因此需要在AB之間再接一只放電管，以專用于抑制差模過(guò)電壓。實(shí)際上，在圖8中，共模過(guò)電壓向差模過(guò)電壓的轉(zhuǎn)化雖能得到有效限制，但該保護(hù)接線對(duì)于直接抑制差模過(guò)電壓也無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿龢O放電管在差模過(guò)電壓作用下放電后，被保護(hù)電子系統(tǒng)承受的仍是兩電極對(duì)地之間的殘壓之和，這一電壓有可能使被保護(hù)電子設(shè)備耐受不了而造成設(shè)備損壞。另

26、外，在圖6和8中，接地連線的長(zhǎng)短對(duì)限壓效果也有一定的影響。如果接地連線較長(zhǎng)，則連線的電阻和寄生電感值也就比較可觀，當(dāng)放電管放電導(dǎo)通后，暫態(tài)大電流流過(guò)連線時(shí)將在連線上產(chǎn)生較大的暫態(tài)壓降。例如一段長(zhǎng)為5.5m的接地連線，其電阻約為0.05，其寄生電感約為7H，當(dāng)幅值為200A，陡度為150A/s的暫態(tài)電流流過(guò)該段連線時(shí)，能夠在連線上產(chǎn)生1060V的壓降。這一暫態(tài)壓降將引起局部地（G）的暫態(tài)電位抬高，造成被保護(hù)電子設(shè)備與鄰近的那些不與該接地相連的電子設(shè)備之間出現(xiàn)高電位差，容易導(dǎo)致反擊。因此，接地連線應(yīng)盡量具有較短長(zhǎng)度，以減小連接線上的暫態(tài)壓降，同時(shí)接地連線應(yīng)具有足夠大的通流容量，即具有足夠大的導(dǎo)線截

27、面，以泄放暫態(tài)大電流。在應(yīng)用放電管抑制雷電暫態(tài)過(guò)電壓的保護(hù)設(shè)計(jì)中，常需要估計(jì)應(yīng)用環(huán)境中的暫態(tài)過(guò)電壓上升陡度，如果這種估計(jì)難以進(jìn)行，可選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。對(duì)于無(wú)屏蔽通信或信號(hào)線路保護(hù)，可取陡度為500V/s；對(duì)于屏蔽通信或信號(hào)線路保護(hù)，可取陡度為100V/s。Figure 19氣體放電管限壓保護(hù)工作于保護(hù)電路中的放電管在受到機(jī)械碰撞、超耐受的暫態(tài)過(guò)電壓多次沖擊以及其內(nèi)部出現(xiàn)銹蝕后，將會(huì)發(fā)生故障，故障模式常有兩種：第一種故障模式對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓雖不失保護(hù)作用，但它將嚴(yán)重影響被保護(hù)電子系統(tǒng)的正常運(yùn)行，由于這種故障模式接近于短路，它很容易被發(fā)現(xiàn)或探測(cè)出來(lái)。第二種是呈現(xiàn)出高放電電壓狀態(tài)，這種故障模式雖不會(huì)影響到被保護(hù)電子系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但會(huì)使系統(tǒng)完全失去保護(hù)。因此，從安全角度來(lái)看，這第二種故障模式要比第一種更具有危害性。2.1.8 氣體放電管的使用選擇