常用防雷元器件性能比较

常用防雷元器件性能比较
用作限压元件的主要有气体过电压放电器、表面放电器、压敏电阻和二级管以及解耦阻抗器。

所有元件都有特殊的优点。

为了起到最佳的作用，应该根据具体的应用场合，采用上述元件中的一个或者几个元件的组合来组建相应的保护电路。

一、气体过电压放电器
气体过电压放电器由一个装在陶瓷或者玻璃管中的电极构造组成。

电极之间是惰性气体，如氩气或者氖气。

在达到点火电压时，放电元件呈低阻值。

点火电压同过电压的陡直程度相关。

点火以后过电压放电器上有10至30伏的电弧电压。

当放电器处于低阻状态时，会成一个电网后续电流，这个电流的大小同电网的阻抗相关。

为了中断电网后续电流，必要时必须串接熔断保险丝。

雷电放电器中的火花隙基于ArC灭弧技术。

二个对峙的火花角通过绝缘保持一定的距离。

沿开口方向、在电极上面有一块熄弧板。

出现过电压时，在绝缘块的上半部进行表面放电。

剩余的电弧向外发射，并在熄弧板上碰碎。

由此产生的分段电弧将视电网后续电流的大小，在几个千安的范围内安全地被消除。

二、表面放电器
表面放电间隙是电极之间装有缘材料的放电间隙，有时也称之为表面放电器。

表面放电器在使用特殊塑料的基础上，可以在其工作范围内独立地切断电网后续电流。

1、火花间隙（Arc chopping）
原理为两个形状象牛角的电极，由绝缘材料分开，彼此间有很短的距离。

当两个电极间的电位差达到一定程度时，电荷将穿过两个角型的空间打火放电，由此将过电流释放入地。

优点：放电能力强，通流容量大（可做到100KA以上），漏电流小；
缺点：残压高（2～4KV），反应时间慢（≤100ns），有跟随电流（续流）。

2、金属氧化物压敏电阻（Metal oxside varistor）
该元件在一定温度下，导电性能随电压的增加而急剧增大。

它是一种以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻。

没有脉冲时呈高阻值状态，一旦响应脉冲电压，立即将电压限制到一定值，其阻抗突变为低值。

带温升脱扣装置的块状压敏电阻：压敏电阻是同电压相关的电阻，根据它们的电压／电流特性曲线，这些电阻在残压很低的情况下可以有很大放电能力。

3、圆片型压敏电阻
抑制二极管的特点是响应时间短（微秒范围）、限位电压低。

截止电压UR是二极管尚能可靠截止的最高电压值。

达到导通电压UB时流过抑制二极管的电流为１毫安。

抑制二极管从这个时刻起开始限制过电压。

最大钳位电压UC是指在最大工作电流Ipp时，可能加在抑制二极管上的最大电压。

优点：通流容量大，残压较低，反应时间较快（≤25ns），无跟随电流（续流）；
缺点：漏电流较大，老化速度相对较快。

4、气体放电管(Gas discharge tube)
它是一种陶瓷或玻璃封装的、内充低压惰性气体的短路型保护器件，一般分两电极和三电极两种结构。

其基本的工作原理是气体放电。

当极间的电场强度超过气体的击穿强度时，就引起间隙放电，从而限制了极间的电压，使与放电管并联的其它器件得到保护。

优点：通流量容量大，绝缘电阻高，漏电流小；
缺点：残压较高，反应时间慢（≤100ns），动作电压精度较低，有跟随电流（续流）。

5、瞬态抑制二极管（Transient voltage suppressor）
亦称齐纳二极管，是一种专门用于抑制过电压的元器件。

其核心部分是具有较大截面积的PN结，该PN结工作在雪崩状态时，具有较强的脉冲吸收能力。

优点：残压低，动作精度高，反应时间快（<1ns），无跟随电流（续流）；
缺点：耐流能力差，通流容量小，一般只有几百安培。

三、压敏电阻器产品系列
1.▲ 产品简介
氧化锌压敏电阻器是用氧化锌非线性电阻元件作为核心而制成的电冲击保护器件。

氧化锌非线性电阻元件是以氧化锌（ZnO）为主体材料，添加多种其他微量元素，用陶瓷工艺制成的化合物半导体元件。

它的基本特性是电流—电压关系的非线性。

当加在它两端的电压低于某个阈值电压，即“压敏电压”时，它的电阻值极大，为兆欧级；而当加在它两端的电压超过压敏电压后，电阻值随电压的增高急速下降，可小到欧姆级、毫欧姆级。

下图表示的是这种非线性伏安特性的典型一例。

图中只画了一个方向，氧化锌非线性电阻元件的伏安特性是正反向对称的。

上图的这种特性，使得这种元件非常适用于吸收由于雷电、电气系统操作，静电或核磁脉冲产生的冲击过电压，有效地保护各种电气和电子产品，尤其是各种包含有集成电路的信息和控制技术产品。

与气体放电管，固体放电管（TVS器件）等其他类型的冲击抑制器件相比，氧化锌压敏电阻器有许多重要特点，
2、SDR压敏电阻器产品系列
氧化锌压敏电阻器有许多重要特点，
主要是：
● 压敏电压范围宽，单个电阻片为数伏到数千伏
● 响应速度快（ns级）
● 冲击电流耐量和冲击能量大
● 限制电压（残压）低
● 无续流
● 寿命长
● 性价比高
这些特点使得氧化锌压敏电阻器成为现代技术中主要的电冲击保护元件，从而被广泛使用于通信、电力、交通、工业控制、汽车电子、医用设备和家用电器中。

3.▲ 术语解释
● 压敏电压：
——指在规定的温度和直流（一般为1mA或0.1mA）下，压敏电阻器两端的电压值。

记为V1mA或V0.1mAo
● 最大连续电压：
——指在规定环境温度下，能长期持续加在压敏电阻器两端的最大正弦交流电压有效值或最大直流电压值。

● 限制电压：
——指在压敏电阻器中通过规定大小的冲击电流（8/20μs）时，其两端的最大电压峰值。

● 额定功率：
——指在规定的环境温度下，可施加给压敏电阻器的最大平均冲击功率。

● 最大能量：
——在压敏电压变化不超过±10%，冲击电流波形为10/1000μs或2ms的条件下，可施加给压敏电阻的最大一次冲击能量。

● 通流容量（最大冲击电流）：
——一次：在压敏电压变化率不超过±10%，冲击电流波形为8/20μs的条件下，压敏电阻器所能承受的最大电流。

两次：指同一方向冲击两次（间隔5分钟），在压敏电压变化率不超
过±10%，冲击电流波形为8/20μs 的条件下，压敏电阻器所能承受的最大电流。

● 静态电容量：
——指压敏电阻器本身所固有的电容量，它是在20±2℃的环境中，施加以1KHZ，最大为1V rms信号所测得的。

● 漏电流：
——指在规定的温度下，施加最大连续直流电压（或实际压敏电压的75%）时，压敏电阻器中流过的电流值。

4.▲ 特点
● 尺寸小，通流容量和能量耐量大
● 环氧树脂绝缘包封
● 元件直径为5、7、10、14、20mm
▲应用领域
● 晶体管、二极管、IC、可控硅和半导体开关元件以及各种电子设备过压保护
● 家用电器的浪涌吸收
● 工业电器浪涌吸收
● 静电放电和噪音信号消除
● 继电器和电磁阀浪涌吸收
● 漏电保护开关过电压保护
● 电话机、程控交换机等通讯设备防雷及过电压保护。