一、气体放电管简介
气体放电管 Gas Discharge Tube（GDT）是一种单间隙或多间隙的开关型过电压保护器件。它是在金属电极和金属化陶瓷的空间里，充入一定比例的惰性气体或与其它混合气体等放电介质，经过高温封接而成。当被保护的电路或设备受到浪涌冲击时，放电管将从高阻抗状态变为低阻抗状态释放浪涌能量到地，降低电路残压，进而保护设备电路或人身免受瞬态过电压的危害。
二、气体放电管主要特性
1、直流击穿电压（DC Breakdown Voltage, Vdc）
- 定义：在直流电压缓慢上升时，气体放电管两端开始导通的电压值。
- 特点：通常分为标称值与允许偏差（一般 ±20%）。
- 常见范围：70V ~ 4500V。
- 作用：决定其保护电路时的启动电压门槛。
2、脉冲击穿电压（Impulse Breakdown Voltage, Vimp）
- 定义：在陡峭的上升沿脉冲（如1kV/μs）作用下，器件导通的电压。
- 特点：比直流击穿电压略高，一般高出 20~30%。
- 意义：体现器件对快速浪涌的响应能力。
3、放电电压（Arc Voltage / Glow Voltage）
- 定义：放电管被触发后，维持电弧导通时的电压。
- 常见范围：20V ~ 50V 左右。
- 特点：该值较低，可将浪涌能量大部分分流到地。
4、保持电流（Holdover Current / Hold Current）
- 定义：在工频电压或直流电压作用下，能维持放电管持续导通的最小电流。
- 典型值：50mA ~ 300mA。
- 意义：若电路正常工作电流超过此值，放电管可能被“锁定导通”，导致掉电或烧毁。
5、电容（Capacitance）
- 定义：放电管对地的寄生电容。
- 特点：极低（<1pF ~ 3pF），非常适合高速信号（如GbE、RF、ADSL）保护。
6、响应时间（Response Time）
- 典型值：纳秒级（~100ns）。
- 特点：比 TVS 慢，但对于雷击、电源浪涌（μs 级）已足够。
7、通流容量（Impulse Discharge Current, Imax）
- 定义：能承受的最大浪涌电流（8/20μs 波形）。
- 常见范围：1kA ~ 20kA 以上。
- 意义：体现器件的耐浪涌能力。
8、绝缘电阻（Insulation Resistance）
- 未导通时的电阻值，通常 ≥10⁹ Ω。
- 作用：保证信号或电源在正常状态下不泄漏。
9、寿命与稳定性
- 击穿次数：可承受数百次至数千次浪涌冲击。
- 老化特性：长期使用后击穿电压会略有漂移。
总结
- 电压参数（Vdc、Vimp、Varc） 决定启动和工作状态
- 电流参数（Ih、Imax） 体现耐受能力
- 电容/绝缘 决定是否适合高速信号线保护
- 响应时间 决定防护速度（比 TVS 慢，但雷击防护足够）
三、气体放电管工作示意图（包含未导通、导通、熄弧三个状态）
四、气体放电管的结构组成
1、电极（Electrodes）
- 一般为两个（或三个）金属电极。
- 电极材料常用镍铁合金、钨、铜等，并表面镀镍或镀银，以提高耐电弧性能。
- 电极间的间隙大小决定了器件的击穿电压。
2、气体介质（Gas Filling）
- 内部充入惰性气体，如氩（Ar）、氖（Ne）、氦（He），有时掺入少量氢（H₂）或其他气体。
- 充气压力与气体种类决定放电电压和击穿特性。
3、放电间隙（Discharge Gap）
- 电极之间形成一个密封的气隙区域。
- 当电压超过击穿阈值时，气体电离形成等离子体导通通道。
4、封装管体（Envelope / Housing）
- 常用陶瓷、玻璃或金属管壳。
- 陶瓷封装具备良好的气密性和机械强度。
- 管体需要真空封接，确保气体长期稳定不泄漏。
5、引脚/端子（Leads / Terminals）
- 将电极与外部电路连接。
- 常见为径向、轴向引脚，或贴片型（SMD）端子。
6、辅助材料（Optional）
- 有些放电管会加 放射性元素（如镍-63）或光敏材料，以保证放电一致性，减少随机延时。
- 现代环保设计大多取消了放射性助触发。
7、结构分类
1、双电极气体放电管（2 极管）：最常见，两个电极之间形成放电间隙。如图1所示
2、三电极气体放电管（3 极管）：用于通信线路（如RJ11电话口），中间电极接地，两边分别保护信号线。如图2所示
3、多电极气体放电管：为解决气体放电管的续流问题而设计，产品多用于48V通信电源口。如图3所示
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