防雷接地产品防雷元件介绍.docx

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1、防雷接地产品，防雷元件介绍1开关元件类1.1 定义正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。1.2 开关元件分类开关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、半导体过压保护器（半导体放电管、固体放电管）三种类型。1.2.1 陶瓷气体放电管1.2. 1.1陶瓷气体放电管工作原理气体放电管的内部结构如图所示。它主要由电极及绝缘瓷管所组成，在电极的有效电子檄活化合物发射表面上涂有激活化合物（电子粉），电极间的距离一般小于In1nI以提高电子的发射能力。为了保证气体放电管能快速地将浪涌电压限制在低电位，在陶瓷绝缘管

2、内表面制作有一导电带，通过作用电场来加速放电区域的电离，使放电管具有快速响应特性和可恢复性。放电间隙激活化合物导电带二极放电管电极引线（b）三极放电管图:气体放电管结构示意图把一对互相隔开的冷电极，封装在玻璃或陶瓷管内，管内再充以一定压力的惰性气体(如氮气)，就构成了一只放电管。图1二极放电管电气符号图2二极陶瓷气体放电管外观由于两只放电管分别装在一个回路的两根导线上，有时回不同时放电，使两导线之间出现电位差，为了使两根导线上的放电管能接近统一时间放电，减少两线之间的电位差，乂研制了三级放电管。可以看作是由两只二级放电管合并在一起构成的。三级放电管中间的一级作为公共地线，另两级分别接在回路的两

3、条导线上。符如图图3三极放电管电气符号7NENGSHTI123002,1n图4三极陶瓷气体放电管外观1.3. 1.2气体放电管技术参数气体放电管主要技术参数:标称直流击穿电压(V)；直流击穿电压误差(%):冲击击穿电压(V)；标称耐冲击电流(kA)；单次耐冲击电流(kA)；绝缘电阻(GQ)；电容(pF)；外形尺寸(mm);a号标称直漉击穿电压(V)直流击穿电压课第(%)冲击击算电压(V)标体耐冲击电流(kA)保黑耐工岐电流(A)单次耐冲击电流(kA)绝漳电阻(G)电容(PF)外形尺寸(mm)DHRO75XA75RO95XA907R155XA150R235XA230R3O5XA300208005

4、5N11.55.56R355XA350R475XA4709R6O5XA61200R1OO5XAWOO10R21H90型号标称直流击穿电用(V)直流击穿电乐谡差(%)冲击击穿电压(V)标称耐冲击电流(kA)标你财工颊电漉(A)单次耐脓冲电流(kA)绝缘电阻(G)电容(pF)外形(见图22-23)3RO77CXA.75W60010).(b)3R097CXA3RI57CXA90150W7003R237CXA23018图58/20s冲击的波形图1.2.2玻璃放电管“玻璃放电管”将半导体集成在气体放电管里，使该产品集气体放电管的大浪涌电流和半导体的高速响应于一体，克服了原气体放电管响应速度慢（US级）和

5、半导体管耐浪涌电流弱的缺点、具有响应速度快（ns级）、耐冲击、性能稳定、重复性好和寿命长等优点。电流承受能力强（8/20us）：500A、IooOA、3000o图5玻璃放电管外观1.2.3固体放电管固体放电管是基于晶闸管原理和结构的一种两端负阻器件。可以吸收突波，抑制过高电压，达到保护易损组件的目的。该器件是在硅单晶片两面同时掺杂同种杂质而形成。1.4. 图6固体放电管外观1.5. 关元件优点 击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流； 击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小； 脉冲通流容量（峰值电流）大：陶瓷气体放电管的8/2O11S波峰值电流常用的有5kA、IOkA

6、、20kA等几种（当然还有更大的，达IoOkA以上），10/1000us波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放电管的8/20US波峰值电流现有500A、IkA、3kA三种；半导体过压保护器的10/100OuS波峰值电流在几十至上百A之间。除了个别半导体过压保护器外，它们都具有双向对称特性。陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下。玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度都很快，在ns量级。玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，最高的达5kV.半导体过压保护器的击穿电压可以做得很准确。1.4 开关元件缺点由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为0.20.3s（200300

7、ns）,最快也就是0.1US（IoOnS）左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为20轧击穿电压只有几个特定值。玻璃放电管和半导体过压保护器:通流容量较陶瓷气体放电管小得多。击穿电压尚未形成系列值。玻璃放电管击穿电压分散性较大，为20%。半导体过压保护器电容较大，有几十至几百pF。1.5 放电管的测量1.5.1 防雷元件测试仪（FC-2G）适用于氧化锌避雷器（压敏电阻）、金属陶瓷放电管、真空避雷管等过压防护元件直流参数的测试。具有记忆、运算、保持、控制、自检功能。具有高压短路保护、过流保护、高压予置等功能。高压自泄放时间小于0.5秒。测试结果由

8、三位半1CD数字显示、准确度高，可靠性好。多功能型还具有连续和筛选功能、适合电信部门使用的点火电压190V260V的放电管批量检验。1.5.2 测量方法（FO2G型测气体放电管）将“测试选择”键置“放电管”位；“U0.75选择”键置“人工”位，开启电源和高压。调节“高压预置”旋钮。使仪器显示的预置电压值低于被测放电管标称值IOOV以下，直至起始位置（约15V）o将被测放电管用测量线接入仪器“测试孔”“+”、“一”端钮，轻触“升压”键，待绿色“放电指示灯”亮时，仪器稳定显示出的值为该放电管点火电压值。连续测试时，须待预置电压显示值稳定后，再启动“升压”键。2限压元件类1.1 定义当限压元件外加电

9、压小于其导通电压时，它具有很大的内阻，漏电流很小；当外加电压大于其导通电压时，其内阻急剧减小，可以流过很大的电流，而其两端的电压却只有少量的上升。1.2 限压元件分类限压元件类有压敏电阻、TVS管（瞬态电压抑制二极管）等。它们象稳压二极管那样具有限压特性。它们的导通电压都有从低压到高压的系列值，便于在各种不同电压的电路中使用。另外，两者的电容都较大（TVS管也有低电容产品），不适于在高频电路中使用。2. 2.1压敏电阻3. 2.1,1压敏电阻工作原理压敏电阻（Zno）实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通

10、，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏，它的伏安特性是对称的，如图（Da所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图（Db所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为3.5V,如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功

11、率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图所示0我国规定压敏电阻用字母“MY”表示，如加J为家用，后面的字母分别表示：W一一稳压、G一一过压保护、P高频电路、1防雷、H灭弧、Z消噪、B补偿、C消磁、N高能、K高可靠。引线压敏电阻的电路符号，外型和内部结构2.3.4. 2.1.2压敏电阻技术参数压敏电阻主要技术参数： 标称电压（V）：指通过ImA直流电流时压敏电阻器两端的电压值。 电压比：指压敏电阻器的电流为ImA时产生的电压值与压敏电阻器的电流为O.ImA时产生的电压值之比。 最大限制电压（V）：指压敏电阻器两端所能承受的

12、最高电压值。残压比：通过压敏电阻器的电流为某一值时，在它两端所产生的电压称为这一电流值的残压。残压比则是残压与标称电压之比。通流容量（kA）：通流容量也称通流量，是指在规定的条件（规定的时间间隔和次数，施加标准的冲击电流）下，允许通过压敏电阻器上的最大脉冲（峰值）电流值。漏电流（UA）：漏电流也称等待电流，是指压敏电阻器在规定的温度和最大直流电压下，流过压敏电阻器电流。电压温度系数：指在规定的温度范围（温度为2070）内，压敏电阻器标称电压的变化率，即在通过压敏电阻器的电流保持恒定时，温度改变Ie时，压敏电阻器两端电压的相对变化。电流温度系数：指在压敏电阻器的两端电压保持恒定时，温度改变1时，

13、流过压敏电阻器电流的相对变化。电压非线性系数：指压敏电阻器在给定的外加电压作用下，其静态电阻值与动态电阻值之比。绝缘电阻：指压敏电阻器的引出线（引脚）与电阻体绝缘表面之间的电阻值。静态电容量（PF）：指压敏电阻器本身固有的电容容量。外形尺寸（mm）2.2.1.3压敏电阻检测方法1）使用“自动”位测试压敏电阻a）将前面板“测试选择”键置“压敏电阻”位；将UO.75选择”键置“自动”位，将后面板“显示选择”两拨动开关置“自动位”后开启电源。b）将被测压敏电阻用测试线接人“测试孔”的“+”、“一”端，轻触高压“启”键，仪器显示值即为起始动作电压UUIA值。即时按住“漏流”键,仪器再显示的值为0.75

14、1条件下的漏流10.75值。c）轻触高压“停”键后取下被测压敏电阻。d）连续使用时从1.2开始。2）使用“人工”位测试压敏电阻。a）将“测试选择”键置压敏电阻位；将“U0.75”选择键置“人工”位；将“显示选择”开关置“电压”位，开启电源和高压。调节高压预置旋钮，使仪器显示的电压值高于被测试的压敏电阻标称值的1.2倍以上（绝对值应2100V）。尔后，可连续接入压敏电阻进行UY单一指标的测试。b）根据己测压敏电阻Uh居值计算出0.75Ika,将仪器预置电压调节到此值，再将“显示选择”开关拨至“电流”位，尔后，可连续接入心值相同的压敏电阻进行10.75U醍单一指标的测试。2. 2.2瞬态电压抑制二极管（TVS）3. 2.2.1TVS的工作原理TVS半导体二极管是一种特殊的器件，采用聚燃硅氧制成的N/P结，通过控制N/P结的掺杂浓度和基片的电阻率产生雪崩现象，使用箝位特性对瞬态电压进行箝位。最大特点是通过控制聚燃硅氧