基于有限元法的GDT與TVS能量配合仿真研究

牛春霞，馬子龍，楊仲江

（1.南京科技職業學院，南京 210048；2.南京信息工程大學大氣物理學院，南京 210044）

基于有限元法的GDT與TVS能量配合仿真研究

牛春霞1，馬子龍2，楊仲江2

（1.南京科技職業學院，南京 210048；2.南京信息工程大學大氣物理學院，南京 210044）

多次過電壓沖擊會對信號電涌保護器中的氣體放電管（GDT）與瞬態抑制二極管（TVS）能量配合產生影響。針對這一問題分析了氣體放電管在沖擊電壓下表面電荷積聚原因；利用有限元法仿真了氣體放電管在不同沖擊次數、不同電極粗糙程度下表面電場強度分布；同時對氣體放電管進行多次過電壓沖擊試驗，觀察啟動電壓變化趨勢并與仿真結果進行對比。仿真和試驗結果表明：多次沖擊使得電極表面粗糙度增大，影響GDT啟動電壓，啟動電壓的變化會導致氣體放電管和TVS能量配合失效。研究指出：將GDT和TVS間的退耦電阻由原來的2.2 Ω改變為4 Ω能夠有效削弱多次沖擊的影響，并且在規定的通頻帶下，仍具有較好的傳輸特性。

氣體放電管；表面電荷；退耦電阻；仿真；能量配合

0 引言

隨著科技的發展，電子設備對雷電干擾的敏感度越來越高。信號電涌保護器通常采用兩級保護器件，一般為氣體放電管和TVS，兩級保護器件相互配合使用，能夠達到較好的能量匹配，從而有效降低殘壓，減少雷電對電子設備的干擾甚至損壞。李祥超、杜志航、任曉明[1-3]等人通過大量認為兩級保護設備之間的退耦電阻取2.2 Ω時，氣體放電管和TVS動作配合效率較高，殘壓也較低，但是這些研究忽略了氣體放電管在多次雷電壓沖擊后，啟動電壓不穩定的特點，在沖擊次數逐漸增加的情況下，2.2 Ω阻值的退耦電阻還能否使兩級電涌保護器有效配合仍有待試驗驗證。……