气体放电管与TVS管的区别及选型原则

【导读】气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件，它在通信系统的防雷保护中已获得了广泛的应用。放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明确的优势。放电管保护特性的主要不足之处在于其放电时延较大，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，在电源系统的雷电防护中存在续流问题。常用的气体放电管有二极放电管和三极放电管，其封装外壳材料多为陶瓷，故称为陶瓷放电管。

一、原理

放电管的工作原理是气体间隙放电i当放电管两极之间施加一定电压时，便在极间产生不均匀电场：在此电场作用下，管内气体开始游离，当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时，两极之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，这种残压一般很低，从而使得与放电管并联的电子设备免受过电压的损坏。

二、气体放电管和TVS管的区别

‌气体放电管和‌TVS管的主要区别在于它们的应用场景、反应时间和‌通流能力。 气体放电管主要用于通信系统的防雷保护，而TVS管则广泛应用于电子设备的过电压保护。气体放电管的反应时间通常为几十个纳秒甚至更多，而TVS管的反应时间最快，为皮秒级。‌

1. 在反应时间方面，TVS管的反应速度最快，为皮秒级；‌压敏电阻略慢，为纳秒级；而气体放电管最慢，通常为几十个纳秒甚至更多。‌

2. 在通流能力方面，TVS管的通流能力最小，通常只有几百安培；压敏电阻的通流能力介于TVS管和气体放电管之间，可以通过数KA到数十KA的单次8/20μS浪涌电流；而气体放电管的通流能力最大，通常可以导通数百次的十KA级别8/20μS浪涌电流。

3. 在放电原理方面，TVS管基于‌二极管雪崩效应，压敏电阻器基于氧化锌晶粒间的势垒作用，而气体放电管则是基于气体击穿放电。

4. 在承压能力方面，TVS管的承压能力通常为5.5V到550V，压敏电阻的承压能力从10V到9000V，而气体放电管的承压能力从75V到3500V。

三、气体放电管选型

气体放电管的选型需要考虑多个参数，‌包括工作电压、‌防护等级、‌耐压测试、‌信号速率、‌直流击穿电压、‌冲击击穿电压、‌标称放电电流、‌绝缘电阻和电容等。‌选型时，‌需要综合考虑这些参数以确保气体放电管能够有效地保护电路免受过压和过流的损害，‌同时满足特定的应用需求。‌

（1）工作电压

‌气体放电管的直流击穿电压取值需要大于电路工作最大值，‌一般要求为电路工作电压的1.5~2倍，‌对于交流电源则为有效值的1.4倍。‌

（2）防护等级

‌根据电路的防护等级确定通流量，‌要求是额定通流量的2倍以上，‌该值与测试电压和波形有关。‌

（3）耐压测试

器件的直流击穿电压必须大于耐压测试电压。‌

（4）信号速率

‌在信号接口防护中，‌需要考虑节电容大小，‌高速信号线上应选择结电容小的器件。‌

（5）直流击穿电压（‌DC spark-over voltage）‌

‌代表系统工作在一个低上升率电压波形时的击穿电压，‌是一个电压区间，‌表示受保护系统可正常工作的范围。‌

（6）冲击击穿电压（‌Impulse spark-over voltage）

代表系统工作在一个高上升率电压波形时的击穿电压，‌也是一个电压区间，‌表示一般防护时的击穿电压。‌

（7）标称放电电流

包括通过50Hz交流电流的额定有效值和8/20μs波形的额定放电电流，‌表示耐交流电流和耐短波电流的能力。‌

（8）绝缘电阻

放电管未着火时的绝缘电阻值，‌一般要求为1~10GΩ。‌

（9）电容

‌放电管电极间的电容，‌一般在2~10pF。‌

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