气体放电管原理
气体放电管的工作原理可以简单概括为气体放电。当两级之间产生足够的电量时，电极之间的间隙将被放电击穿，然后从绝缘状态变为导电状态。这种现象类似于短路。当处于导通状态时，两极之间的电压会很低，一般在20到50V之间。因此，可以对后续电路起到很好的保护作用。
气体放电管密封在陶瓷封装中，由两个或多个内部有间隙的金属电极组成，电极内充有惰性气体。基本外观如图1所示，当加在两个电极端的电压达到气体放电管内气体击穿点时，气体放电管开始放电，由高阻变为低阻，从而电极间的电压不超过击穿电压。
气体放电管主要参数
1)反应时间是指从施加电压超过击穿电压到发生击穿的时间。气体放电管的反应时间一般在s范围内。
2）功率容量是指气体放电管能够承受和发射的最大能量，定义为其在固定的820s电流波形下能够承受和发射的电流。
3）电容是指在1MHz特定频率下测得的气体放电管两极之间的电容。气体放电管的电容很小，一般1pF。
4）直流击穿电压：当外加电压以500V/s的速率上升时，放电管产生火花时的电压即为击穿电压。气体放电管有多种不同规格的直流击穿电压，其数值取决于气体种类、电极间距离等因素。
5）温度范围工作温度范围一般在-55至+125之间。
6）绝缘电阻是指在外部施加50或100V直流电压时测得的气体放电管的电阻，一般为1010。
气体放电管的设计实例
1）电话/传真机等各种通讯设备的防雷应用
如图所示。具有低电流、高连续供电、无漏电流、高可靠性等特点。
2）气体放电管和压敏电阻组成的抑制电路
下图是由气体放电管和压敏电阻组成的浪涌抑制电路。由于压敏电阻有一个致命的缺点：漏电流不稳定。使用一段时间后，性能较差的压敏电阻可能会因漏电流增大而发热、爆炸。为了解决这个问题，在压敏电阻之间串联插入气体放电管。在该串联组合支路中，气体放电管充当开关。当没有瞬态过电压时，它可以将压敏电阻与系统隔离，使压敏电阻中几乎没有漏电流，从而有效减缓压敏电阻的性能退化。
3）气体放电管在综合电涌保护系统中的应用
自动控制系统所需的电涌保护系统一般由两级或三级组成。利用各种浪涌抑制器件的特性可以实现可靠的保护。气体放电管一般放置在线路的输入端作为一级浪涌保护器件，以承受较大的浪涌电流。二级保护装置采用压敏电阻，在s时间范围内响应更快。对于高度敏感的电子电路，可以采用三级保护器件TVS来响应ps级时间范围内的浪涌电压。如图4所示，当雷电等浪涌到来时，TVS首先启动，将瞬时过电压精确控制在一定水平；如果浪涌电流较大，则压敏电阻启动，泄放一定的浪涌电流；两端电压会升高，直至促进前级气体放电管放电，将大电流放电到地。
如何选择陶瓷气体放电管
1、气体放电管的增加不能影响线路的正常运行。这就要求保证气体放电管的直流击穿电压下限必须高于线路的最大正常工作电压。据此确定所需放电管的标称直流击穿电压值。
2、确定线路能承受的最大瞬时电压值，保证放电管的冲击击穿电压值必须低于该值。这是为了保证当发生瞬时过电压时，放电管的响应速度快于线路的响应速度，提前将过电压限制在安全值。这是放电管最重要的指标之一。
3、根据线路可能进入的冲击电流的强度，确定所选放电管必须达到的耐冲击电流能力室内端；设备端一般选择5kA等级）2kA左右等级）。
4、当过电压消失后，确保放电管及时熄灭，以免影响线路的正常运行。这就要求放电管的过保持电压尽可能高，以保证正常的线路工作电压不会造成放电管持续导通。
5、如果过电压持续时间较长，气体放电管长期工作会产生高热量。为了防止这种热量对保护设备或终端设备造成损坏，并防止任何可能发生的火灾，气体放电管必须配备适当的短路装置，我们称之为FS装置））。
气体放电管的选型非常重要，更重要的是保证放电管工作中质量的长期稳定。
气体放电管具有很强的承受大能量冲击的能力。但在具体使用中，由于气体放电管在放电时残压极低，类似于短路状态，因此不能单独用于避雷器中。流动阻力与管道直径有关。管径越大，流动阻力越好。
陶瓷气体放电管的应用背景：
长期以来，在选择低压电源端口防雷器件时，人们倾向于选择压敏电阻MOV或瞬态抑制二极管TVS。但由于压敏电阻MOV失效时会引起火灾，普通600W或1500W的TVS通流能力很小，现在很多客户对测试水平的要求非常高，尤其是基站用的产品。防护等级可达3KA@8/20S。因此，选择气体放电管GDT作为保护器件，可以满足市场需求。然而，传统的气体放电管(GDT)可能会导致续流问题。因此，选择合适的气体放电管可以从根本上解决低压电源端口的防雷问题。
使用气体放电管保护的传统解决方案存在的问题：
传统的DC12/24V和AC24V端口防雷解决方案通常选择常规二端和三端气体放电管GDT作为保护器件。旧的解决方案如下：
上图所示的老式陶瓷气体放电管方案有四个缺点：
(1)GDT较大：
(2)气体放电管GDT残压高：
体放电管电弧电压低：GDT的电弧电压低于电源电压，会导致持续电流的危险。
(4)电源浮空时，气体放电管GDT容易出现故障。
当电源浮动时，应用如上所示的传统方案时，由于气体放电管的阻抗较大，会在放电管两端叠加很高的电压。如果气体放电管GDT的直流开启电压过低，会导致放电管GDT发生故障。此时气体放电管将处于“常开”状态，导致系统供电能力降低甚至丧失。可见，如果选择90V的气体放电管，很容易造成误动作的风险。
解决方案：
当低压电源端口采用常规GDT时，存在上述四个缺陷。新型气体放电管GDT:BC301N-D可以弥补传统气体放电管的缺点。用于低压12V、24V直流电源的防雷设计。
BC301N-D应用方案：
陶瓷气体放电管BC301N-D具有以下四大优点：
(1)体积小：
(2)残压低
(3)高电弧电压：电弧电压高于电源电压，因此不存在回流风险。
(4)当电源浮动时，BC301N-D不易发生故障。BC301N-D的直流开启电压为300V，常规气体放电管为90V。因此，当电源浮动时，BC301N-D不太可能发生故障。故障。
总结
由于气体放电管GDT的工作原理是开关型的，因此在选择气体放电管GDT作为电源端口保护器件时，必须注意：
1、气体放电管GDT的电弧电压大于电源工作电压。
2、气体放电管GDT的直流开启电压大于电源的浮地电压。
