防雷器件陶瓷放电管GDT_TVS_半导体放电管TSS_MOV等大汇总分解
半导体放电管和tvs管
半导体放电管和tvs管1.引言1.1 概述半导体放电管和TVS管是电子领域中常见的两种保护元件，用于保护电路免受过电压和过电流的损害。
半导体放电管（GDT）是一种可触发的开关装置，其主要工作原理是通过内部的气体放电使电路中的过电压得以释放。
TVS管（Transient Voltage Suppressor）也是一种保护元件，其主要功能是在电路中检测到过电压时迅速导通并将过电压引到接地，以保护其他元件不受损坏。
在现代电子产品中，由于电路工作时常会受到突发的电压波动或电磁干扰，半导体放电管和TVS管的使用变得至关重要。
半导体放电管可以快速响应和释放过电压，有效地保护电路和设备；而TVS管则起到了防止电压超限和过电流进入电路的作用。
半导体放电管和TVS管的应用领域非常广泛。
在通信设备、电力设备、汽车电子、工业自动化等领域，半导体放电管和TVS管被广泛应用于各种电路保护和过电压抑制的场景。
它们可以有效地保护电路中的其他元件，提高电路的稳定性和可靠性。
尽管半导体放电管和TVS管在过电压保护方面有许多相似之处，但它们也存在一些不同之处。
半导体放电管通常具有更高的电流和功耗承受能力，适用于工程领域的大功率电路保护；而TVS管通常具有更快的响应速度和更低的电压保护等级，适用于对过电压反应要求更高的应用场景。
综上所述，半导体放电管和TVS管是电子领域中重要的保护元件，它们在保护电路和设备免受过电压和过电流的侵害方面发挥着重要作用。
随着科技的进步和电子产品的发展，对过电压保护的需求也会越来越大，这使得半导体放电管和TVS管的应用前景更加广阔。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的框架和内容安排的介绍。
可以按照以下的方式来编写文章结构部分的内容：本文将围绕着半导体放电管和TVS管展开讨论。
首先，在引言部分，我们将对本文的概述进行介绍，包括半导体放电管和TVS管的基本概念和作用。
接下来，我们将说明本文的结构，具体列出各个章节的主要内容和目的。
防雷模块组成部件
防雷模块组成部件
1.金属氧化物压敏电阻器(MOV)：这是一种能快速响应并吸收过电压的电阻器。
当电压过高时，金属氧化物压敏电阻器会迅速变成导体，将过电压导向地线。
2. 陶瓷气体放电管 (GDT)：这是一种能够吸收高电压脉冲的保护装置。
当电压超过设定值时，陶瓷气体放电管会导通，将过电压导向地线。
3. 双向可控硅 (SCR)：这是一种能够控制电压的半导体器件。
当正向电压超过一定值时，双向可控硅会导通，将电压导向地线。
4. 电容器：这是一种能够存储电荷的电子元件。
电容器在防雷模块中的作用是平滑电流，减少可能对设备造成的干扰。
以上组成部分的组合形式可以因应不同的防雷需求而有所不同，但是它们共同的目的都是保护电子设备免受雷击和静电干扰。
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手机抗雷击浪涌测试及其设计
手机抗雷击浪涌测试及其设计李雪玲;朱文立【摘要】介绍了手机及其充电器在产品认证中的浪涌检测要求,比较了各类浪涌防护器件的特点,分别对手机的通用充电器浪涌防护设计及其原理进行了仔细分析,以及对手机浪涌和瞬态脉冲保护提出了合理的对策方案.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】6页(P6-10,23)【关键词】手机;检测;浪涌;防护设计【作者】李雪玲;朱文立【作者单位】工业和信息化部电子第五研究所,广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所,广州 510610【正文语种】中文【中图分类】TN03手机已经广泛深入到了普罗大众的日常生活，成为大家生活和工作中不可或缺的便捷工具，其应用早已突破了传统的双方无线通话功能，除了早就具备的短信和视频通话功能，到现在，已经成为大家随身携带的便携式工具取代了计算机、照相机、录音机、录像机、游戏机、电子书；网上冲浪工具取代了电视机、影碟机、CD机、报纸、杂志；金融工具去进行金融和资金管理完成各种支付功能；商务工具去进行网上销售和网购；社交工具去进行网上交友和交流；旅游工具进行导航方便大家驾车旅游及机票、车票、旅店的查询、预订；餐饮、休闲和娱乐指南等等，手机的重要性不言而喻。
在手机的安全设计和使用上，除了电气安全中的防触电，以及手机电池的防起火爆炸外，手机防雷击浪涌设计是否到位也是非常重要的：若设计不到位，手机充电时，可能会因交流市网感应雷击而损坏，手机电池也可能因此过压起火爆炸，若用户一边充电一边使用手机，也可能会因此遭受雷击而出现人身伤亡事故。
1.1 手机EMC检测标准手机的雷击浪涌防护性能一直是手机电磁兼容检测标准中的重要一项。
国家手机检测和CCC认证的电磁兼容标准有: GB/ T 22450.1-2008《900/1 800 MHz TDMA 数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性限值和测量方法第1部分：移动台及其辅助设备》、GB/T 19484.1-2013 《800 MHz/2 GHz cdma2000数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性要求和测量方法第1部分：用户设备及其辅助设备》、YD/ T 1592.1-2012 《2 GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性要求和测量方法第1部分：用户设备及其辅助设备》、YD/T 1595.1-2012 《2 GHz WCDMA数字蜂窝移动通信系统电磁兼容性要求和测量方法第1部分：用户设备及其辅助设备》、YD/T 2583.14-2013 《蜂窝式移动通信设备电磁兼容性能要求和测量方法第14部分：LTE用户设备及其辅助设备》。
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2Байду номын сангаас/10/2018 13
玻璃放电管
分类：
按8/20μs波通流容量分为三个系列： BK3/YP（0.5A） BK2/YS （1KA） BK1/YA （3KA） 国际通用的色环对照 0---黑色 5---绿 1---棕色 色 2---红色 6---蓝 色 3---橙色 7---紫 4---黄色 色 8---灰
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玻璃放电管
特性：
它有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点： 优点：
绝缘电阻高（≥108Ω），极间电容小（≤0.8pF）、放电电 流较大（最大达3 kA）、双向对称性、反应速度快，导通 后电压较低，此外还有直流击穿电压高（最高达5000V） 、体积小、寿命长。
缺点： 是直流击穿电压分散性较大（±20%）。按它的8/20μs波脉 冲放电电流IPP的大小分为YP、YS、YA三个系列。
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瞬态抑制二极管(TVS)
TVS瞬态电压抑制器（Transient Voltage Suppressor） 的简称。
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瞬态抑制二极管(TVS)
工作原理：
并联于线路中，在正常工作状况下，TVS 二极管对受保护线路 呈现高阻抗状态，当线路工作电压超过，它能以pS级的速度把 过高的电压限制在一个安全范围之内，从而起到保护后面电路 的作用。当这瞬间电流通过之后，TVS又回复到高阻抗之状态。 特性： 优点：1.响应速度最快（为ps级） 2.击穿电压有从5V～600V的系列值 3.瞬态功率从400W至30，000W 4.钳制电压比较准确 缺点：1.结电容比较大 2.冲击电流小
常见防雷(surge,lighting)器件(TVS,压敏电汇总
常见防雷（surge,lighting)器件(TVS,压敏电阻，气体放电管，固体放电管，SP D)应用TVS瞬态干扰抑制器性能与应用瞬态干扰瞬态干扰指交流电网上出现的浪涌电压、振铃电压、火花放电等瞬间干扰信号，其特点是作用时间极短，但电压幅度高、瞬态能量大。
瞬态干扰会造成控制系统的电源电压的波动；当瞬态电压叠加在控制系统的输入电压上，使输入控制系统的电压超过系统内部器件的极限电压时，便会损坏控制系统内部的设备，因此必须采用抑制措施。
硅瞬变吸收二极管硅瞬变吸收二极管的工作有点象普通的稳压管，是箝位型的干扰吸收器件；其应用是与被保护设备并联使用。
硅瞬变电压吸收二极管具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力，及极多的电压档次。
可用于保护设备或电路免受静电、电感性负载切换时产生的瞬变电压，以及感应雷所产生的过电压。
TVS管有单方向(单个二极管)和双方向(两个背对背连接的二极管)两种，它们的主要参数是击穿电压、漏电流和电容。
使用中TVS管的击穿电压要比被保护电路工作电压高10％左右，以防止因线路工作电压接近TVS击穿电压，使TVS漏电流影响电路正常工作；也避免因环境温度变化导致TVS管击穿电压落入线路正常工作电压的范围。
TVS管有多种封装形式，如轴向引线产品可用在电源馈线上；双列直插的和表面贴装的适合于在印刷板上作为逻辑电路、I/O总线及数据总线的保护。
TVS的特性TVS的电路符号和普通的稳压管相同。
其电压-电流特性曲线如图1所示。
其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩器件。
图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。
在浪涌电压的作用下，TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBR，而被击穿。
随着击穿电流的出现，流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。
其后，随着脉冲电流按指数衰减，TVS两极间的电压也不断下降，最后恢复到初态，这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率，保护电子元器件的过程。
esd静电管类型
esd静电管类型
ESD静电管（Electrostatic Discharge Protection Devices）是用于电子设备中保护电路免受静电损害的器件。
根据其工作原理和应用，ESD静电管有多种类型，以下是一些常见的类型：
1. 瞬态电压抑制二极管（TVS Diodes）：这是一种特殊的晶体二极管，能够在遇到瞬态电压时提供低阻抗路径，从而保护电路不受损坏。
TVS二极管具有快速响应时间和高浪涌电流能力，常用于电子设备的端口保护，如USB端口、HDMI 端口等。
2. 半导体放电管（Semiconductor ESD Protection Devices）：这类器件利用半导体材料的击穿机制来提供静电放电通路。
它们通常具有较低的电容和更快的响应速度，适用于高速数据线路和微波电路的ESD保护。
3. 金属氧化物压敏电阻（MOV Diodes）：MOV二极管是一种特殊的电阻器件，能够在遇到瞬态电压时提供高阻抗，从而限制电流并防止电路受损。
这种器件常用于电源系统和总线系统的ESD保护。
4. 气体放电管（Gas Discharge Tubes）：这类器件利用气体放电原理来提供静电放电通路。
它们通常具有较高的电容和较慢的响应速度，适用于低频、大电流和高电压的应用场景，如电源系统和电机控制系统的ESD保护。
此外，还有一些特殊的ESD静电管，如结型静电保护二极管（Junction ESD Protection Devices）和场效应管（Field-Effect Transistors），这些器件也广泛应用于电子设备的ESD保护中。
在选择合适的ESD静电管时，需要根据具体的应用场景和电路需求进行考虑，如电压等级、电流等级、响应速度、电容值等因素。
三种类型的放电管性能比较
左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。
若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：a、在放电管上并联电容器或压敏电阻；b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平；c、采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体过压保护器作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。
2、陶瓷气体放电管击穿电压一致性较差，离散性较大，误差为±20%。
一般不作并联使用。
3、直流击穿电压（DC-Spark-over Voltage）的选择：直流击穿电压的最小值应大于被保护线路的最大工作电压的1.2倍以上。
4、脉冲击穿电压（Impulse Spark-over Voltage）的选择：脉冲击穿电压要考虑浪涌防护等级，例如采用10/700μs的波形试验电压4000V，GDT的脉冲击穿电压要小于4000V，这样在测试时GDT才能导通，起到保护作用。
单纯从线路保护来讲，脉冲击穿电压越低，线路保护效果越好。
实际上，选定了GDT的直流击穿电压，它的脉冲击穿电压也随之确定了。
5、冲击放电电流（通流量）的选择：要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流来选择。
6、续流问题：为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧，在有可能出现续流的地方（如有源电路中），可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流，使它小于放电管的维持电流。
二、玻璃气体放电管：SPG（Spark Gap Protectors），玻璃气体放电管，也称强效气体放电管。
1、反应速度快（与陶瓷气体放电管不同，不存在冲击击穿的滞后现象）。
SPG 内部由半导体硅集成，在动作时，当外加电压增大至超过惰性气体的绝缘强度后，由于半导体硅的不稳定性作用，会使两极间的放电发展更为迅速。
因此：玻璃气体放电管的反应速度比陶瓷气体放电管要快。
2、通流容量较陶瓷气体放电管小得多。
3、击穿电压尚未形成系列值。
4、击穿电压分散性较大，为±20%。
防护器件(GDT TSS TVS)
4、根据防护电路工作频率确定TVS管结电容: 根据防护电路的速率来确定能够加在线路上的最大对地电容，一般来讲对于线路
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TVS管器件特性：
瞬态抑制二极管的特点是作用时间短.电压幅度高.瞬态能 量大,瞬态电压叠加在电路的工作电压上会造成电路的” 过电压”而损坏。TVS是半导体硅材料制造的特殊二极管, 它与电路并联使用,电路正常时TVS处于关断状态呈现高阻 抗,当有浪涌冲击电压时能以nS量级的速度从高阻抗转变 为低阻抗吸收浪涌功率,使浪涌电压通过其自身到地,从而 保护电路不受侵害。
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GDT工作模式
陶瓷气体放电管——一种开关型元件
外加过电压
正常高阻态
进入辉光状态
电流增加
进入弧光状态
外加过电压消 失；电流降低
进入辉光状态
无持续电流
恢复高阻状态
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V-t曲线图
G 辉光放电区(Glow mode range） A/B 弧光放电区(Arc mode range)
半导体放电管简介及特性
半导体放电管是一种小型化、快反应速度和高可靠性的电力电子半导体器件，它具有 五层双端对称结构的设计。 相对于其他浪涌抑制器件，半导体放电管的优势在于： 1）、反应速度快<1nS，残压低； 2）、可靠性高，参数一致性好； 3）、使用寿命长，可长时间重复使用； 4）、结电容相对较低，可应用在高速传输设备上。
五种常见电路保护器件的简介
目录产品详细内容介绍 (5)1.瞬态电压抑制二极管/静电保护元件（TVS/ESD） (5)2.金属氧化物压敏电阻（MOV） (8)3.半导体放电管（TSS） (10)4.气体放电管（GDT/SPG） (15)5.自恢复保险丝PPTC (18)附录A . 波形参数 (20)产品基本选型应用 (22)1.产品分类 (22)2.产品应用规则 (22)3.常见方案设计及分析 (23)产品详细内容介绍1.瞬态电压抑制二极管/静电保护元件（TVS/ESD）TVS(Transient Voltage Suppressors)，瞬态抑制二极管，采用标准的半导体工艺制成的PN结结构器件。
应用时，反向并联于电路中，泄放瞬态浪涌等过电压，同时把电压箝制在预定水平。
单向和双向TVS的I-V特性如图1.1、图1.2所示，从图中可以看出TVS特性类似于二极管，在击穿电压V BR以下，流过TVS两端的电流很小（μA级），当电压高于击穿电压V BR，TVS的电流以指数规律增加。
表1.1为TVS规格参数。
图1.1 单向TVS伏安特性图1.2 双向TVS伏安特性表1.1 TVS参数1.1V RWM ，I RV RWM ，截止电压，即TVS的最大工作电压，在V RWM下，TVS认为是不工作的，即是不导通的。
I R，TVS截止电压下流过TVS两端的电流，即待机电流，I R应该在规定值范围内。
V RWM和I R测试回路如图1.3所示，对TVS两端施加电压值为V RWM，从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流I R，其中虚线框表示单向TVS测试回路。
对于SMAJ5.0A，当加在TVS两端的电压为5V DC 时，TVS的漏电流应小于800μA。
1.2V BR击穿电压，一般在规定的电流下测得的TVS两端的电压。
对于低压TVS，由于漏电流较大，所以测试电流选取的I T较大，如SMAJ5.0A，测试电流I T选取10mA。
V BR测试电路如图1.4所示，使用脉冲恒流源对TVS施加I T大小的电流时，读出TVS两端的电压则为击穿电压。
防雷管性能比较
玻璃气体放电管：有轴向引线封装(通流量大)，也有SMD封状(通流量小，合适高频信号线防雷)。
陶瓷气体放电管：2RM090M-8(耐压72-110V)、10KA
VR(压敏电阻)：为MOV结构，即金属-氧化物(氧化锌)可变电阻。
通流量，价格便宜，缺点是寄生电容大，结面积越大(即体积越大)，通流量越大；厚度越大，钳位电压越大。
因此，寄生电容与通流量成正比、与钳位电压成反比，因此低压大通流量压敏电阻的寄生电容很大(最多可以用在电话线路中)，不适合作为高频信号线(如RS232、RS485总线)的防雷元件。
由于VR压敏电阻击穿后，可能造成短路，危及人身安全，因此也不宜将压敏电阻用在电网AC 交流共模防雷电路中(只能使用气体放电管)。
由于VR器件参数的分散性，不宜通过并联方式提高通流量。
(完整版)三种类型的放电管性能比较
左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。
Vs导通电压，Vg辉光电压，Vf弧光电压，Va熄弧电压若要抑制这个尖脉冲，有以下几种方法：a、在放电管上并联电容器或压敏电阻；b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线，使尖脉冲衰减到较低的电平；c、采用两级保护电路，以放电管作为第一级，以TVS管或半导体过压保护器作为第二级，两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。
2、陶瓷气体放电管击穿电压一致性较差，离散性较大，误差为±20%。
一般不作并联使用。
3、直流击穿电压（DC-Spark-over Voltage）的选择：直流击穿电压的最小值应大于被保护线路的最大工作电压的1.2倍以上。
4、脉冲击穿电压（Impulse Spark-over Voltage）的选择：脉冲击穿电压要考虑浪涌防护等级，例如采用10/700μs的波形试验电压4000V，GDT的脉冲击穿电压要小于4000V，这样在测试时GDT才能导通，起到保护作用。
单纯从线路保护来讲，脉冲击穿电压越低，线路保护效果越好。
实际上，选定了GDT的直流击穿电压，它的脉冲击穿电压也随之确定了。
5、冲击放电电流（通流量）的选择：要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流来选择。
6、续流问题：为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧，在有可能出现续流的地方（如有源电路中），可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流，使它小于放电管的维持电流。
二、玻璃气体放电管：SPG（Spark Gap Protectors），玻璃气体放电管，也称强效气体放电管。
1、反应速度快（与陶瓷气体放电管不同，不存在冲击击穿的滞后现象）。
SPG 内部由半导体硅集成，在动作时，当外加电压增大至超过惰性气体的绝缘强度后，由于半导体硅的不稳定性作用，会使两极间的放电发展更为迅速。
因此：玻璃气体放电管的反应速度比陶瓷气体放电管要快。
2、通流容量较陶瓷气体放电管小得多。
半导体放电管TSS的概述以及选用方法
半导体放电管TSS的介绍以及应用领域概述：半导体放电管TSS是基于开关型晶闸管原理和结构的一种二端负阻器件，用于保护敏感易损的集成电路，使之免受瞬间雷电和过电压的冲击而造成的损坏。
高端的固体放电管产品采用了先进的离子注入技术和玻璃钝化工艺，产品具有准确导通、响应速度快、浪涌吸收能力强、可靠性高、稳定性强等特点。
应用领域：由于半导体放电管的开关特性和稳定性等产品优势，因此被广泛应用于交换机、电话机、传真机、配线架、XDSL、ADSL、G-PON、通讯接口、通讯发射设备等一切需要过电压保护的领域，以保护其后端的芯片免受瞬态过电压的冲击和破坏。
在当今世界微电子及通讯设备高速发展的今天，半导体放电管已经成为通讯和消费类电子行业过压保护的首选分立器件。
半导体放电管的正确选用方法：1、反向击穿电压VBR必须大于被保护电路的最大工作电压。
如在POTS应用中，最大振铃电压(150V)的峰值电压(150*1.41=212.2V)和直流偏压峰值(56.6V)之和为268.8V，所以应选择VBR大于268.8V的器件。
又如在ISDN应用中，最大DC电压(150V)和最大信号电压(3V)之和为153V，所以应选择VBR大于153V的器件。
2、转折电压VBO必须小于被保护电路所允许的最大瞬间峰值电压。
3、若要使半导体放电管通过大的浪涌电流后自复位，器件的维持电流IH必须大于系统所能能提供的电流值。
即：IH(系统电压/源阻抗)。
4、最大瞬间峰值电流IPP必须大于通讯设备标准的规定值。
如FCC Part68A类型的IPP应大于100A；Bellcore 1089的IPP应大于25A。
5、半导体放电管处于导通状态(导通)时，所损耗的功率P应小于其额定功率Pcm，Pcm=KVT*IPP，其中K由短路电流的波形决定。
对于指数波，方波，正弦波，三角波K值分别为1.00，1.4，2.2，2.8。
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防雷器件陶瓷放电管GDT_TVS_半导体放电管TSS_MOV等大汇总
惰性气体
焊料 ×2 电极 ×2
瓷管 ×1
1.1.2 GDT内部结构与生产流程
电极清 洗 电子粉 涂敷 装配组合 瓷管划 碳线 瓷管吹 尘 加压检漏 /测试
封接/老 练
电镀
点焊
浸硅油
移印
检测外观
编带包装 出售
1.2 TSS学习
1.2.1 半导体放电管TSS 工作原理
电压开关型瞬态抑制二极管（TSS，Thyristor Surge Suppressor）与TVS管相同， 也是利用半导体工艺制成的限压保护器件，但其工作原理与气体放电管类似， 而与压敏电阻和TVS管不同。当TSS管两端的过电压超过TSS管的击穿电压时， TSS管将把过电压钳位到比击穿电压更低的接近0V的水平上，之后TSS管持续 这种短路状态，直到流过TSS管的过电流降到临界值以下后，TSS恢复开路状 态。
2.1 MOV参数性能
性能参数
压敏电阻的主要参数有：压敏电压、通流容量、 结电容、响应时间等。 压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快， 比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路 的过电压保护其响应速度可以满足要求。压敏 电阻的结电容一般在几百到几千pF的数量级范 围，很多情况下不宜直接应用在高频信号线路 的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为 其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路
2.2 TVS参数性能
应用领域
TVS管主要可用于直流电源、信号线路、天馈线路的防雷保护。 TVS管的失效模式主要是短路。但当通过的过电流太大时，也可能造成 TVS管被炸裂而开路。TVS管的使用寿命相对较长。
GDT,MOV,TVS比较总结
类型 反应时间 典型电容量/pF 漏电流 最大放电电流/A （8×20μs波形） 气体放电管 橇棒 <1μ s 1 <1pA 20000 压敏电阻 箝位 <50ns 500～5000 5～10μA 6500 浪涌抑制二极管 箝位 <1ns 50 200μ A 50
常见EMC防护器件使用分析
目录1案例描述 (2)2案例分析 (2)2.1气体放电管 (2)2.1.1GDT管简介 (2)2.1.2GDT管使用实例 (3)2.2TVS管 (4)2.2.1TVS管简介 (4)2.2.2TVS管使用实例 (5)2.3TSS管 (6)2.3.1TSS管简介 (6)2.3.2TSS管使用实例 (7)2.4防护器件的使用区别 (8)3解决过程 (8)4解决结果 (8)5总结 (9)关键词：TSS TVS GDT EMC摘要：平时设计中每一个监控产品都有它的防护方案，这些防护措施中总离不开EMC防护器件，目前我们常用的有GDT管、TSS管、TVS管等。
本文分析了这些防护器件的基本作用原理，并举例说明，以供测试硬件可靠性的小伙伴们参考。
1 案例描述目前每一个监控产品都有自己的EMC防护措施方案，每个方案里都有各自的防护器件，常用的器件有GDT管、TSS管、TVS管等，这些器件在电路中分别起到什么作用？如何正确的使用这些防护器件，本文将进行具体说明，使大家有一个初步的认识。
2 案例分析2.1 气体放电管2.1.1GDT管简介气体放电管GDT（gas discharge tube）实质是一种密封在陶瓷腔体中的放电间隙，腔体中充有惰性气体以稳定放电管的放电电压。
其主要特点是通流能量大，可达数十至数百KA，绝缘电阻极高，无漏流，无老化失效，无极性双向保护，静态电容极小，特别适用于高速网络通讯设备的粗保护。
气体放电管是一种常用的过压保护产品，它依靠气体电离击穿放电来达到对过电压能量的释放。
广泛用于各种电源及信号线的第一级雷击浪涌保护。
气体放电管的主要参数有：1）反应时间指从外加电压超过击穿电压到产生击穿现象的时间，气体放电管反应时间一般在μs 数量极。
2）功率容量指气体放电管所能承受及散发的最大能量，其定义为在固定的8×20μs电流波形下，所能承受及散发的电流。
3）电容量指在特定的1MHz频率下测得的气体放电管两极间电容量；气体放电管电容量很小，一般为≤1pF。
常见的几种过电压抑制元件
常见的几种过电压抑制元件“过电压”产生有多种原因，其中最常见的是“静电放电”，“电磁感应”等。
本文简要概述了雷电、电快速瞬变和静电放电的危害，电磁兼容抗扰度以及“3C强制认证”的问题；在如何防止“过电压”的产生，减轻过电压造成的危害方面，详细地介绍了“瞬态电压抑制器”TVS，其中包括：TVS的应用原理、TVS的特性、TVS的分类以及TVS的选用原则，并就典型应用给出了具体的电路和应用方法，针对TVS的使用中有关PCB板的布线和设计进行了探讨。
1.1气体放电管（GDT）：气体放电管是具有一定气密的玻璃或陶瓷外壳，中间充满稳定的气体，如氖或氩，并保持一定压力。
电极表面涂以发射剂以减少电子发射能量。
当过电压升高在“崩溃点”之前，GDT不导电，是一个绝缘体，但当电压大于“崩溃点”后，则产生“电弧放电”，GDT的电压降到“电弧电压”（10-25V），此过程几乎与导通后的电流大小无关，“过电压”被箝位。
“过电压”消失后，放电器会熄灭电弧并恢复到高阻抗状态。
GDT主要应用在通信系统、设备等“雷电”防护场合，由于其通流量大、极间电容小，可自行恢复的特色，作为Ⅰ级防护最为合适，其缺点是响应速度太慢，放电电压不够精确，寿命短，电性能会随时间老化。
`1.2压敏电阻（MOV）：压敏电阻是陶瓷元件，将氧化锌和添加剂在一定条件下“烧结”，电阻就会受电压的强烈影响，其电流随着电压的升高而急剧上升，上升曲线是一个非线性指数。
当在正常工作电压时，压敏电阻的阻值极大，当“过电压”后，其阻值变的甚小，大电流流过其自身泄向“地”，此时，压敏电阻内部发热量很大，要适当选用，由于有内部发热现象，其特性会变化，它的极间电容、漏电流等，在选用时需认真选择，适用于Ⅱ级防护和PCB板的防护，其缺点是响应速度慢，性能会因多次使用而变差，极间电容大。
1.3闸流二极管（TSS）：是半导体元件，闸流二极管开始时不会导通，处于“阻断”状态，当“过电压”上升到闸流管的“放电电压”时，则导通，并产生放电电流，当电流下降到最小值时，闸流管会重新“阻断”，并恢复到原来的“断路状态”。
GDT与MOV的动态特性研究
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2020070050GDT 与MOV 的动态特性研究马海杰1， 路 彤1， 孙建浩2(1. 华北电力大学电子与通信工程系，河北 保定 071003; 2. 华北电力大学数理系，河北 保定 071003)摘 要: 为解决浪涌防护器件（surge protection device, SPD ）中的气体放电管（gas discharge tube ，GDT ）和金属氧化物压敏电阻（metal oxide varistor ，MOV ）在雷击浪涌冲击下级间配合工作方式的问题，通过研究GDT 与MOV 的非线性伏安特性，运用波过程理论的方法建立模型，计算MOV 和GDT 单个器件与组合形式的入射、反射、折射电流以及它们所发生的时间。
实验验证与仿真计算对比结果表明：如果已知MOV 和GDT 的入射、反射以及折射电流和发生的动作时间，就可以确定它们单个器件或者组合形式开路、匹配、短路等工作方式。
对于SPD 其他非线性器件遭受不同方式的浪涌冲击时，也可采用此法进行研究分析，该文方法可为其提供新的思路，在工程应用方面具有一定的指导意义。
关键词: GDT; MOV; 雷击浪涌; 波过程理论; 配合工作方式中图分类号: TM862文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2021)04–0144–08Research on the dynamic characteristics of GDT and MOVMA Haijie 1, LU Tong 1, SUN Jianhao 2(1. Department of Electronic and Communication Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China; 2. Department of Mathematics, North China Electric Power University, Baoding 071003, China)Abstract : The study intends to find out how gas discharge tube (GDT) and metal oxide varistor (MOV) in surge protection device (SPD) realize interstage coordination under the surge of lightning strikes. The incident,reflected and refracted currents of single MOV and GDT and their combinations (including the time when incidence, reflection and refraction occurred) were calculated by analyzing the nonlinear volt-ampere characteristics of GDT and MOV and building a model based on wave process theory. The results of experimental verification, simulation and computation suggest that if the incident, reflected and refracted currents of MOV and GDT and the time of occurrence are known, it is possible to determine how a single MOV/GDT or their combinations work in different situations (e.g. open circuit, matching and short circuit).The proposed method above can be also applied to analyze other nonlinear devices of SPD affected by different surges. In this sense, it provides a new way of thinking for similar studies and has some implications in guiding engineering application.Keywords : GDT; MOV; lightning surge; wave process theory; cooperative working mode收稿日期: 2020-07-13；收到修改稿日期: 2020-08-20基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2016MS102)；中央引导地方科技发展基金项目(206Z1706G)作者简介: 马海杰（1980-），女，河北邯郸市人，副教授，博士，主要从事信号与信息处理、电工理论与新技术、电气工程及其自动化的研究。
EMC防雷器件
上海圳耀电子EMC保护器件简介1公司简介圳耀电子是一家专注于EMC防护的电路设计公司。
凭借着十几年的EMC专业经验，可为客户度身定做最适合，最可靠，最具性价比的EMC保护方案。
以保证客户产品能顺利通过相应安规和行业标准测试，产品应用涵盖：汽车，通讯，电源，安防，家电等各个行业。
公司核心价值观客户第一始终把客户放在第一位，关注客户需求，并关注“客户之客户”的需求，从而真正了解客户的产品，提供专业的服务和高性价比的产品，从而帮助客户获得成功。
持之以恒“持之以恒、生生不息”是LEADEMC的核心精神，也是LEADEMC有别于其他企业的特点所在。
以远大的胸怀，设立长期目标，持续不懈地努力工作，一定能够获得最后的成功。
核心竞争力长期关注行业与EMC技术发展积累的专业能力和创新能力长期坚持客户第一积累的客户满意度和品牌形象持续优化、高效的管理机制和流程体系团队合作的、训练有素的专业人才队伍电子行业经常碰到EMC问题，我司可提供解决方案、电子元器件，测试验证等一系列的服务；其中电子元器件包括：瞬态抑制二极管（TVS），静电保护元件（TVS ARRAY），压敏电阻（MOV），陶瓷气体放电管（GDT），半导体放电管（TSS），正温度系数热敏电阻（PTC），负温度系数热敏电阻（NTC），电感、磁珠等。
Response timeWithstanding currentTVSMOV25ns1psTSS 1nsGDT100ns6.6SMD100A1KA 10kACurrent waveform 8/20μsESD RESPONSE TIME & WITHSTANDING CURRENTV lineTrigger VoltageDelatchSwitch-type DevicesGDT,SPG,TSS V lineTransient EventV lineClamping DevicesTVS,Hyperfix, MOVClamp VoltageClamping Devices VS Switch-type DevicesTVS瞬态抑制二极管，硅材料半导体器件，通过扩散工艺制成，电压从6V-600V ，广泛应用于电源、通讯、工业控制等各行各业。
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VDRM断态电压 IDRM断态电流 VS转折电压 IS转折电流 VT导通压降 IT导通电流
1.2.1 半导体放电管TSS
管子性能参数
精确的导通电压，快速的响应速度（小于1ns）、浪涌吸收能力强、电容 值低、双向对称、可靠性高。 易于制成表贴器件，很适合在单板上使用，TSS管动作后，将过电压从击 穿电压值附近下拉到接近0V的水平，这时二极管的结压降小，所以用于 信号电平较高的线路（例如：模拟用户线、ADSL等）保护时通流量比 TVS管大，保护效果也比TVS管好。TSS适合于信号电平较高的信号线路 的保护。 在使用TSS管时需要注意的一个问题是：TSS管在过电压作用下击穿后， 当流过TSS管的电流值下降到临界值以下后，TSS管才恢复开路状态，因 此TSS管在信号线路中使用时，信号线路的常态电流应小于TSS管的临界 恢复电流。临界恢复电流值随TSS管的型号和设计应用场合的不同而不同， 使用时应注意在器件手册中查明所用具体型号的确切值。 TSS管的击穿电压（min(UBR））、通流容量是电路设计时应重点考虑的。 在信号回路中时，应当有：min(UBR)≥(1.2～1.5)Umax，式中Umax为信号回 路的峰值电压。
3. 如何有效的防止浪涌？
将浪涌电流引入地下 将输出电压钳制在一个安全的水平上 不能阻止雷电的发生，但能防止其造成破坏。
2
各种防雷元器件
主要内容
1. GDT,TSS（电压开关型） 2. TVS,MOV（电压钳位型） 3.电感，电阻，导线 4.正温度系数热敏电阻（PTC） 5. 网络变压器 6.保险丝
外加过电压
正常高阻态
进入辉光状态
电流增加
进入弧光状态 恢复高阻状态
无持续电流 V-t曲线图 G 辉光放电区(Glow mode range） A/B 弧光放电区(Arc mode range)
进入辉光状态
1.1.1 陶瓷气体放电管（GDT）
管子性能参数
气体放电管的主要指标有：残压、响应时间、直流击穿电压、冲击击穿电 压、通流容量、绝缘电阻、极间电容、续流遮断时间。 气体放电管的响应时间可以达到数百ns以至数ms，在保护器件中是最慢 的。 绝缘电阻高≥109Ω，通流量较其他防雷器件大，极间电容的值非常小，一 般在5pF以下，极间漏电流非常小，为nA级。因此气体放电管并接在线路 上对线路基本不会构成什么影响。
1.1.1 陶瓷气体放电管（GDT）
应用领域
气体放电管主要可应用在交流电源口相线、中线的对地保护；直流RTN和 保护地之间的保护；信号口线对地的保护；天馈口馈线芯线对屏蔽层的保 护。 气体放电管的失效模式多数情况下为开路，因电路设计原因或其它因素导 致放电管长期处于短路状态而烧坏时，也可引起短路的失效模式。气体放 电管使用寿命相对较短，多次冲击后性能会下降，同时其他放电管在长时 间使用会有漏气失效这种自然失效的情况，因此由气体放电管构成的防雷 器长时间使用后存在维护及更换的问题。
1.1 GDT学习
1.1.1 陶瓷气体放电管（GDT） 工作原理
气体放电管是一种开关型保护器件，工作原理是气体放电。当两极间电压 足够大时，极间间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，类 似短路。导电状态下两极间维持的电压很低，一般在20～50V，因此可以 起到保护后级电路的效果。
1.1.2 GDT内部结构与生产流程
（1）、陶瓷气体放电管分别由电极、 瓷管、焊料、阴极发射材料 （电子粉）、惰性气体 （2）、相关材料成份如下： 电极——铁镍合金（4J42） 瓷管——95瓷（95%AL2O3） 焊料——银铜合金（AgCu28） 电子粉——金属氧化物混合体 惰性气体——Ne、Ar及相应混合气
பைடு நூலகம்
防雷器件的学习
——硕凯电
子
讲解人：丁耀鸿 指导老师：雷斌
前言
1. 浪涌是如何产生的？
雷电引起感应雷，雷电侵入波，静电放电，大功率设备的启停，工程设计 不完善，如接地不合理，没有安装防浪涌装置等。
2. 浪涌的危害?
1、系统瘫痪，设备停机，产品质量下降导致商业竞争力减弱。 2、设备寿命降低，可靠性下降，造成成本上升。 3、由于微电子技术的迅猛发展，超大集成电路的应用，这些元 件的抗浪涌能力很低是造成设备损坏的主要原因。
设置在普通交流线路上的放电管，要求它在线路正常运行电压及其 允许的波动范围内不能动作，则它的直流放电电压应满足： min(ufdc)≥1.8UP。式中ufdc直流击穿电压，min(ufdc)表示直流击穿电 压的最小值。UP为线路正常运行电压的峰值。
GDT性能参数
气体放电管的续流遮断是设计电路需要重点考 虑的一个问题。如前所述，气体放电管在导电 状态下续流维持电压一般在20～50V，在直流 电源电路中应用时，如果两线间电压超过15V， 不可以在两线间直接应用放电管。在50Hz交 流电源电路中使用时，虽然交流电压有过零点， 可以实现气体放电管的续流遮断，但气体放电 管类的器件在经过多次导电击穿后，其续流遮 断能力将大大降低，长期使用后在交流电路的 过零点也不能实现续流的遮断；还存在一种情 况就是如果电流和电压相位不一致，也可能导
电压开关型瞬态抑制二极管（TSS，Thyristor Surge Suppressor）与TVS管 相同，也是利用半导体工艺制成的限压保护器件，但其工作原理与气体放电 管类似，而与压敏电阻和TVS管不同。当TSS管两端的过电压超过TSS管的 击穿电压时，TSS管将把过电压钳位到比击穿电压更低的接近0V的水平上， 之后TSS管持续这种短路状态，直到流过TSS管的过电流降到临界值以下后， TSS恢复开路状态。
电极 惰性气体
焊料 碳线 瓷管
电子粉
焊料 ×2 电极 ×2
瓷管 ×1
1.1.2 GDT内部结构与生产流程
电极清 洗 电子粉 涂敷 装配组合 瓷管划 碳线 瓷管吹 尘 加压检漏 /测试
封接/老 练
电镀
点焊
浸硅油
移印
检测外观
编带包装 出售
1.2 TSS学习
1.2.1 半导体放电管TSS 工作原理