1. Функции, выполняемые искровыми разрядниками. Классификация разрядников

Основным назначением искровых разрядников является защита линий связи и элементов аппаратуры от опасных перенапряжений и коммутация цепей в различной радиоэлектронной и электротех­нической аппаратуре.

Искровые разрядники, как правило, работают в двух режимах: в режиме одиночных включений, когда частота коммутации значи­тельно меньше одного импульса в секунду (защитные разрядники), и в режиме периодических включений, когда частота коммутации более одного импульса в секунду (коммутационные разрядники).

Типовые схемы включения разрядников в аппаратуру приведе­ны на рис. 1.

Защитные разрядники обычно подключаются параллельно тем элементам (или цепям), на которых могут возникать перенапряжения, приводящие к выходу их из строя. В качестве защитных разрядников могут быть использованы как неуправляемые (двухэлектродные), так и управляемые (трёхэлектродные) разрядники. Защитные разрядники, как было указано выше, работают в режиме ожидания, т. е. на электроды разрядников подано напряжение меньше потенциала зажигания. При возникновении различных перенапряжений в цепи или пробоя в элементе на электроде неуправляемого разрядника возникает напряжение, которое превышает напряжение зажигания, и разрядник пробивается. В момент пробоя сопротивление разрядного промежутка изменяется до десятых и сотых долей ома; при этом элемент (или цепь), к которому подключен разрядник, шунтируется его малым внутренним сопротивлением и тем самым предохраняется от повреждения.

При использовании в качестве защитного элемента управляемого разрядника на его поджигающий электрод подается опорное напряжение (полученное за счет деления рабочего напряжения с помощью делителя), которое меньше напряжения управляющего импульса. При пробое в элементе на поджигающий электрод подаётся импульс управляющего напряжения, по величине превосходящий (в сумме с опорным напряжением) напряжение зажигания между поджигающим электродом и катодом. Зажигание вспомогательного разряда приводит к пробою основного промежутка (между анодом и катодом) и шунтированию элемента внутренним сопротивлением разрядника.

Коммутационные разрядники находят широкое применение в различных схемах релаксационных генераторов и служат ключом при разряде ёмкости на нагрузку. В качестве коммутационных разрядников могут быть использованы как управляемые, так и неуправ­ляемые разрядники.

В зависимости от характера процессов и среды, в которой про­исходит перенос зарядов, разрядники делятся на три группы: ва­куумные, газоразрядные (газонаполненные) и полупроводниковые.

Вакуумные ─ трёхэлектродные разрядники (тригатроны), инициирование пробоя у которых происходит при подаче напряжения управляющего импульса между поджигающим электродом и катодом.

Рис.1. Типовые схемы включения разрядников в аппаратуру:

а − защита импульсного тиратрона ИТ с помощью неуправляемого разрядника (ЗР);

б − защита клистрона (Кл) с помощью управляемого разрядника (ЗР);

в − схемы релаксационного генератора на неуправляемом разряднике (Кр).

В отличие от газоразрядных разрядников они имеют значи­тельно меньшую долговечность.

Газоразрядные (искровые) разрядники могут быть классифици­рованы по принципу действия (управляемые и неуправляемые), выполняемым функциям (защитные и коммутационные), конструк­тивному виду и оформлению (стеклянные, металлостеклянные, металлокерамические), по виду катода (чистометаллические и бариевые). Особую группу составляют высокочастотные разрядники, которые подразделяются на резонансные СВЧ разрядники и нерезо­нансные ВЧ разрядники.

Полупроводниковые разрядники по своей структуре и форме вольтамперной характеристики делятся на кремниевые симметрич­ные ограничители напряжения (типа КСОН-5, КСОН-10), силовые кремниевые тиристорные переключатели (серии ТП) и кремниевые силовые симметричные вентили-переключатели (серии ВКДПС). Симметричный ограничитель напряжения серии КСОН имеет две конструктивные модификации: 1) таблеточная конструкция, гермети­зированная эпоксидным компаундом, 2) металлостеклянная. Крем­ниевые тиристорные серии ТП и кремниевые силовые симметричные вентили-переключатели серии ВКДПС выполняются с воздушным и водяным охлаждением.

Наибольшее распространение для защиты линий связи и эле­ментов аппаратуры от опасных перенапряжений, а также для ком­мутации цепей в различной радиоэлектронной аппаратуре получили газоразрядные и полупроводниковые приборы.