GDT陶瓷气体放电管产品应用选型指南

  • 2020年8月11日
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1 陶瓷气体放电管(gdt)工作原理 
gdt(gas discharge tube),即陶瓷气体放电管。是由密封于充满惰性气体的一个或一个以上的放电间隙组成的器件。陶瓷气体放电管(gdt)电气性能取决于气体种类、气体压力、内部电极结构、制作工艺等因素。陶瓷气体放电管(gdt)可以承受高达数十甚至数百千安培的浪涌电流冲击,具有极低的结电容,应用于保护电子设备和人身免遭瞬态高电压的危害。陶瓷气体放电管(gdt)的伏安特性和参数如图1 所示。 
GDT陶瓷气体放电管产品应用选型指南
2 陶瓷气体放电管(gdt)特点
> 结电容低,大部分系列产品结电容不超过2pf,特大通流量产品结电容在十几至几十皮法;
> 通流量大,我司陶瓷气体放电管(gdt)单体8/20μs 通流量范围为500a~100ka;
> 绝缘阻抗高,一般在1gΩ 以上,不易老化,可靠性高;
> 直流击穿电压范围为75v~6000v,脉冲击穿电压范围为600v~7800v;
> 封装多样,有贴片器件及插件器件,两端器件及三端器件,满足不同的应用需求;
> 安装方便;

3 陶瓷气体放电管(gdt)典型应用电路
陶瓷气体放电管(gdt)广泛应用于通信、安防、工业等电子产品的通信线及电源线保护。应用于电源线防护时,陶瓷气体放电管(gdt)要
与mov 或tvs 串联应用,如图2 所示。图3 为rj45 接口保护,图4 和图5 分别为和rs485 接口和bnc
接口两级防护方案,第一级采用陶瓷气体放电管。

GDT陶瓷气体放电管产品应用选型指南

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4 陶瓷气体放电管(gdt)参数说明
如表1 所示是我司陶瓷气体放电管sg2r08b600系列产品的规格参数,下面结合gb/t 18802.311(iec61643-311)& gb/t 9043,来介绍陶瓷气体放电管(gdt)的相关参数及测试方法。
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dc spark-over voltage 直流火花放电电压(直流击穿电压)
直流电压缓慢升高时,陶瓷气体放电管(gdt)火花(击穿)放电时的电压值。
测试陶瓷气体放电管(gdt)的直流击穿电压时,陶瓷气体放电管(gdt)应在不施加电压时,在黑暗环境中静置至少24 小时,并在这种情况下采用图6 所示的试验回路进行试验,电压上升率为100(1±10%)v/s。每个二极陶瓷气体放电管(gdt)的a极和c极之间正反极性都要记录两次测试值,两次测试的时间间隔应不小于1s。对于三极陶瓷气体放电管(gdt)的每对端子按二极陶瓷气体放电管(gdt)方法分别测试,而另一端子悬空。所有测试值应符合产品规格书要求。

maximum impulse spark-over voltage 最大冲击火花放电电压(脉冲击穿电压
施加规定上升率和极性的冲击电压,在放电电流流过陶瓷气体放电管(gdt)之前,其两端子间的电压最大值。
一般在电压上升率为1000(1±10%)v/μs 下测试该电压值。测试陶瓷气体放电管(gdt)的脉冲击穿电压时,陶瓷气体放电管(gdt)应在没有施加电压时,在黑暗环境中静置至少15 分钟,并在这种情况下采用图7 所示的试验回路进行试验,每个二极陶瓷气体放电管(gdt)的a 极和c 极之间正反极性都要记录两次测试值,两次测试的时间间隔应不小于1s。对于三极陶瓷气体放电管(gdt)的每对端子按二极陶瓷气体放电管(gdt)方法分别测试,而另一端子悬空。所有测试值应符合产品规格书要求。该参数在后面的陶瓷气体放电管(gdt)选型注意事项有介绍与直流击穿电压的区别。
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nominal impulse discharge current 标称冲击放电电流
标称冲击放电电流是衡量陶瓷气体放电管(gdt)的脉冲电流耐受能力。
给定波形的冲击放电电流峰值,为陶瓷气体放电管(gdt)的额定值,一般为8/20μs 的脉冲电流波形。
测量时,应采用未使用过的陶瓷气体放电管(gdt)试品,施加的冲击电流的大小根据陶瓷气体放电管(gdt)规格书规定的数值,正反极性交替进行放电。
对于二极gdt,8/20μs 波形的试验回路如图8 所示。冲击电流测量应有足够长的时间间隔不至于陶瓷气体放电管(gdt)内部过热。

对于三极gdt,每个电极应同时向公共电极放电(如图8),各自标称冲击放电电流的大小如规格书所规定。完成规定的电流次数后,陶瓷气体放电管(gdt)就应冷却到环境温度。测量陶瓷气体放电管(gdt)的直流击穿电压、脉冲击穿电压及绝缘阻抗,应符合规格书的要求。

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impulse life 耐冲击电流寿命
该参数是衡量陶瓷气体放电管(gdt)耐多次冲击电流的能力,在一定程度上反映了陶瓷气体放电管(gdt)的稳定性及可靠性。
测量陶瓷气体放电管(gdt)的冲击电流寿命试验时,采用未使用过的gdt,施加的冲击电流按照陶瓷气体放电管(gdt)规格书所规定值,正反极性交替进行放电。
对于三极gdt,每个电极应同时向公共电极放电,各自的冲击电流的规定值如陶瓷气体放电管(gdt)规格书所规定。例如图9 为产生峰值电流为100a,波形为10/1000μs 的试验回路。每次通过冲击电流试验后测量陶瓷气体放电管(gdt)的直流击穿电压、脉冲击穿电压及绝缘阻抗,应符合规格书的要求。
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5 陶瓷气体放电管(gdt)选型注意事项
5.1 直流击穿电压(dc-spark-over voltage)与脉冲击穿电压(impulse spark-over voltage)
选型时要注意直流击穿电压与脉冲击穿电压的区别,直流击穿电压选取应参考电路的工作电压,直流击穿电压应大于被保护线路的最大工作电压,否则会影响线路的正常工作。脉冲击穿电压要考虑浪涌测试等级,一般浪涌测试波形为微秒级的脉冲波,如8/20μs 电流波和10/700μs 电压波,与陶瓷气体放电管(gdt)脉冲击穿电压测量电压上升速率1000v/μs 相当,例如测试10/700μs 的 4000v 的波形,陶瓷气体放电管(gdt)的脉冲击穿电压要小于4000v,这样在测试时陶瓷气体放电管(gdt)才能导通。
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5.2 陶瓷气体放电管(gdt)的续流问题
陶瓷气体放电管(gdt)是一种开关型过电压保护器件,导通后电压较低,不能单独应用于较高的电源线保护。常说的陶瓷气体放电管(gdt)会续流,是指陶瓷气体放电管(gdt)在导通后,如果被保护的线路电压高于陶瓷气体放电管(gdt)的通态电压,陶瓷气体放电管(gdt)会一直处于导通状态,长时间通过安培级别的大电流,会对电路造成损坏。

5.3 封装形式

根据电路设计布局选择合适的封装形式。陶瓷气体放电管(gdt)器件封装的大小从一定程度上可以反映器件的防护等级大小,一般封装越大的器件耐冲击电流的能力也越大,防护等级也越高,反之亦然。

陶瓷气体放电管产品线
> 适用于信号口防护的陶瓷放电管   http://semiware.com/products-line-list/signal-gas-tubes
> 适用于电源口防护的陶瓷放电管   http://semiware.com/products-line-list/power-gas-tubes
> 大通流量陶瓷气体放电管   http://semiware.com/products-line-list/high-surge-gas-tubes

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