圖1 氣體放電管的原理圖符號
氣體放電管是一種開關(guān)型保護器件，工作原理是氣體放電。當(dāng)兩極間電壓足夠大時，極間間隙將放電擊穿，由原來的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，類似短路。導(dǎo)電狀態(tài)下兩極間維持的電壓很低，一般在20～50v，因此可以起到保護后級電路的效果。氣體放電管的主要指標有：響應(yīng)時間、直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量、絕緣電阻、極間電容、續(xù)流遮斷時間。
氣體放電管的響應(yīng)時間可以達到數(shù)百ns以至數(shù)ms，在保護器件中是最慢的。當(dāng)線纜上的雷擊過電壓使防雷器中的氣體放電管擊穿短路時，初始的擊穿電壓基本為氣體放電管的沖擊擊穿電壓，放電管擊穿導(dǎo)通后兩極間維持電壓下降到20～50v；另一方面，氣體放電管的通流量比壓敏電阻和tvs管要大，氣體放電管與tvs等保護器件合用時應(yīng)使大部分的過電流通過氣體放電管泄放，因此氣體放電管一般用于防護電路的最前級，其后級的防護電路由壓敏電阻或tvs管組成，這兩種器件的響應(yīng)時間很快，對后級電路的保護效果更好。氣體放電管的絕緣電阻非常高，可以達到千兆歐姆的量級。極間電容的值非常小，一般在5pf以下，極間漏電流非常小，為na級。因此氣體放電管并接在線路上對線路基本不會構(gòu)成什么影響。
氣體放電管的續(xù)流遮斷是設(shè)計電路需要重點考慮的一個問題。如前所述，氣體放電管在導(dǎo)電狀態(tài)下續(xù)流維持電壓一般在20～50v，在直流電源電路中應(yīng)用時，如果兩線間電壓超過15v，不可以在兩線間直接應(yīng)用放電管。在50hz交流電源電路中使用時，雖然交流電壓有過零點，可以實現(xiàn)氣體放電管的續(xù)流遮斷，但氣體放電管類的器件在經(jīng)過多次導(dǎo)電擊穿后，其續(xù)流遮斷能力將大大降低，長期使用后在交流電路的過零點也不能實現(xiàn)續(xù)流的遮斷；還存在一種情況就是如果電流和電壓相位不一致，也可能導(dǎo)致續(xù)流不能遮斷。因此在交流電源電路的相線對保護地線、相線對零線以及相線之間單獨使用氣體放電管都不合適，當(dāng)用電設(shè)備采用單相供電且無法保證實際應(yīng)用中相線和中線不存在接反的可能性時，中線對保護地線單獨使用氣體放電管也是不合適的，此時使用氣體放電管需要和壓敏電阻串聯(lián)。在交流電源電路的相線對中線的保護中基本不使用氣體放電管。
防雷電路的設(shè)計中，應(yīng)注重氣體放電管的直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量等參數(shù)值的選取。設(shè)置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運行電壓及其允許的波動范圍內(nèi)不能動作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足：min(ufdc)≥1.8up。式中ufdc直流擊穿電壓，min(ufdc)表示直流擊穿電壓的最小值。up為線路正常運行電壓的峰值。
氣體放電管主要可應(yīng)用在交流電源口相線、中線的對地保護；直流rtn和保護地之間的保護；信號口線對地的保護；天饋口饋線芯線對屏蔽層的保護。
氣體放電管的失效模式多數(shù)情況下為開路，因電路設(shè)計原因或其它因素導(dǎo)致放電管長期處于短路狀態(tài)而燒壞時，也可引起短路的失效模式。氣體放電管使用壽命相對較短，多次沖擊后性能會下降，同時其他放電管在長時間使用會有漏氣失效這種自然失效的情況，因此由氣體放電管構(gòu)成的防雷器長時間使用后存在維護及更換的問題。