压敏电阻与气体放电管的特性及工作原理

压敏电阻的特性及工作原理

 

压敏电阻（MOV）是一种典型的钳位型过压器件，其工作原理基于其非线性特性。当过电压出现在压敏电阻的两端时，压敏电阻能够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

 

1.压敏电压（U1mA）

指在压敏电阻上通过1mA直流电流时所对应的电压值。当电压达到或超过这个值时，压敏电阻由高阻态转变为低阻态，开始发挥其过电压保护的作用。

2.通流容量（Flow capacity）

在规定的条件（如规格书8/20μs波形）下，允许通过压敏电阻的最大脉冲电流峰值。一般在1000A左右，峰值电流承受能力较大，但比气体放电管小。

3.结电容（Junction capacitance）

压敏电阻具有较大的结电容，容量在10000pF左右，结电容大，使得在交流电源系统中会产生漏电流，也不宜应用在高频信号线路中。

4.响应时间（response time）

压敏电阻的响应时间在ns级，比空气放电管快。需要注意的是，压敏电阻的峰值电流承受能力虽然较大，但箝位效果较差，箝位电压会比较高。同时，由于箝位吸收引起的发热会使得其本身结构受损，浪涌冲击次数的增加，其漏电流会增大，因此寿命较短。在选型时，应根据输入电压的稳定性选择合适的耐压值。

气体放电管的特性及工作原理

 

气体放电管（GDT）又称陶瓷气体放电管，其主要成分是惰性气体。当两端电压达到击穿电压时，放电管两极迅速短路导通，让浪涌电流快速通过从而达到保护的作用。

 

气体放电管的主要参数包括

 

1.直流击穿电压（DC spark-over voltage）

在dv/dt≤100V/s电压波形的条件下，测得的击穿电压，一般是一个电压区间。受保护设备的正常工作电压要保证低于气体放电管的直流击穿电压最小值，且有一定余量。

2.冲击（或浪涌）击穿电压（Impulse spark-over voltage）

设备工作在一个高上升率（1kV/μs，或100 V/μs）电压波形时测得的击穿电压，一般是一个电压区间，它代表一般防护时的击穿电压。

3.绝缘电阻（Insulation resistance）

GDT的绝缘电阻非常高，可达到千兆欧姆的量级，如规格书标注为1GMΩ（min），可以确保它在恶劣环境中的可靠性。

4.响应时间（response time）

GDT响应时间一般为几百ns甚至μs，是保护器件中速度最慢的，因为气体放电需要一个过程。需要注意的是，GDT存在续流电压特性，当气体放电管导通后，可以被一个较低的电压维持在导通状态。如果它防护的电路两端电平较高，那么在响应一次后持续短路会烧掉，这个续流电压通常为十几到二十几伏，所以气体放电管不能单独用在交流线之间或直流电压过高的地方。

压敏电阻与气体放电管同时存在的原因

 

1.性能互补

压敏电阻响应速度快、非线性特性好、通流容量大，可以及时对电气设备进行保护；而气体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的作用。二者串联使用可以优势互补，降低崩溃电压值，优化保护效果。

 

2.减少泄露电流

气体放电管可以阻断系统正常工作时压敏电阻中的泄漏电流，减缓压敏电阻性能的劣化。从而延长压敏电阻的使用寿命。金鉴实验室在进行试验时，严格遵循相关标准操作，确保每一个测试环节都精准无误地符合标准要求。

3.增强保护

气体放电管在辉光放电区所需电压很大，基本不存在续流问题，而压敏电阻的非线性特性可以很好地抑制续流问题。二者串联使用可以进一步增强电路的保护能力，有效应对雷击、电压浪涌等瞬态过电压的冲击。

4.降低限幅电压值

使用导通电压较低的压敏电阻与气体放电管串联可以降低限幅电压值，从而提供更精确的电路保护。