隨著時間的流逝，GDT的板級用途大幅擴展到眾多設備；這些設備的體積更小、更整合，且對瞬態電壓和電流更為敏感。由於這些設備趨勢，使用更先進的氣體管設計來滿足板級保護需求變成是必要的。
本文介紹了新一代的GDT元件，其可滿足更高的浪湧和多級保護越來越嚴峻的需求。本文同時也說明為什麼需要更強大的功能，例如更快速的作動和更高的脈衝電流額定值，來超前滿足今日新一代應用中更嚴峻的保護需求。
GDT技術的歷史
根據文獻，跟閃電有關的最早實驗是1752年富蘭克林的風箏實驗。但在1859年，耶魯大學說明第一個放電隙保護方案的運用。該方案以富蘭克林的實驗作為起點，並且利用雷雨的能量。風箏被綁在一根絕緣柱子上，連接風箏的金屬線被接到絕緣柱上的一個黃銅球。第二個黃銅球接地，且該黃銅球與隔離球之間有2吋的間隙。如果風箏線上的能量太強，兩個黃銅球之間會產生電弧，將能量傳導到地面。
戴衛調查了導體之間的電弧性質和基礎放電隙，他發現當兩個導體之間有足夠的電勢差時，電極之間的空氣或氣體就會電離，因而為電流提供導電的介質，因此產生電弧。傳統的黃銅球類的放電隙演變成碳塊類的放電隙，仍然就近使用附近的大氣來控制電弧點。放電隙技術的下一步發展是兩個電極之間的大氣或氣體被限制在一個容器中，如此一來，外部的大氣就不會影響它的電弧表現。如大家所知道的，氣體放電管已發展到能夠在雷雨和其他電氣干擾期間提供可靠且有效的保護。
GDT的基本作業原理
GDT元件的基本構造是以陶瓷殼套包住電極和氣體，作為電湧放電器，運作原理如同電壓驅動開關。典型的GDT產品一般被放置在電路中，以限制電壓並將浪湧電流引導到地面(共模)或引導到電源(差模)。GDT產品的阻抗非常高(>1Gohm)，因此在正常運作期間，其幾乎不參與電路的動作。當施加在GDT兩端的電壓大於它的額定直流擊穿電壓時，GDT內的氣體會開始電離化並導電，直到到達它的脈衝擊穿電壓。這時，GDT完全在導通狀態，且無論放電電流如何，GDT都會一直保持低弧光電壓的狀態，因而將浪湧電流泄放掉，因此保護了設備。當瞬態電壓通過後，GDT會恢復成非導通狀態(圖1)。
GDT技術之所以是良好的保護方案，原因在於它能夠處理非常高的浪湧電流，以及它具有非常高的靜態絕緣電阻和非常低的電容。這些特性使GDT成為理想的獨立保護器，或可作為多級電路保護設計的第一級防護。
GDT的構造是兩個導電元件(電極)被一個陶瓷絕緣體隔開。這會形成一個密封的腔室，腔室內有氣體混合物、間距符合規定的元件、碳線，以及在規定電壓和電流強度下會導電的元件表面塗層(圖2)。
創新的設計
今日的設備體積更小，整合度更高，對瞬態電壓和電流更為敏感。這類設備需要增強型電路保護，而增強型電路保護需要更多的新功能，包括更快速的反應和作動速度。
新一代2-電極5毫米GDT25系列是Bourns的第7代氣體放電管產品。新系列採用新的電極形狀、內部構造設計和發射塗層系統等特色。Bourns GDT25系列提供更低的脈衝和直流弧光電壓。當作為初級保護器時，由於脈衝和直流擊穿電壓更低，因此可使用體積更小、電壓更低的後級保護元件，而這降低了整體BOM的成本。由於作動更快速，該系列減少了後級保護元件所受到的壓力，因為它能夠快速限制高電壓和電流。此外，這個系列的電容更低，因此可提高保護力，且可降低高速I/O(如DOCSIS 3.1、GbE、微波等)線路的損耗(圖3)。
Bourns GDT25系列提供增強的AC電源防護能力，對AC電源線電壓提供防護，並對諸如經過回流焊和各種環境條件的變化提供更好的電壓穩定性。此外，這些新一代元件的弧光電壓更低，可延長GDT的壽命並減少能量損耗。除此之外，GDT25系列的寬廣工作溫度範圍(-55℃至+125℃)非常適合某些惡劣的環境應用。
與同行GDT比較
ITU K.12標準明訂測試和測試方法，以讓GDT製造商和使用者得以正確規範和比較元件。
典型的脈衝限值一般定義為：使用100V/μs或1,000V/μs的線性瞬態電壓，以較高的電壓爬坡率來模擬瞬態事件，例如閃電。
在這種情況下，GDT的作動速度越快，施加在後級元件的電壓就越低。
圖4至圖7則為Bourns低壓GDT25系列與其它同行同級GDT的對比。
以上所顯示的內部測試結果突顯出相較前面幾代的元件，Bourns新一代GDT設計具有較良好的脈衝效能。
新電壓限制效能標準
利用Bourns的氣體管設計和新的塗層技術，新一代GDT25系列改善了脈衝電壓限制效能。
這樣的效能正是新的、更敏感且高度整合應用的設計人員所需要的，有助大幅提高對感應電壓瞬變的防護。新一代GDT25系列的速度和穩健性為過電壓電湧放電器樹立新標準。
Bourns的眾多GDT產品有許多紀錄證明它們是可靠的初級保護器，廣被視為電湧保護元件的業界標準。銅纜和混合光纖-銅纜網路所部署的GDT超過10億個，Bourns GDT的現場使用壽命通常長達20至30年，甚至更長。由於堅固耐用、浪湧處理能力優異，再加上低通態電阻等特色，它們的性能亦相當穩定。
相關業者如Bourns不斷創新GDT產品，進一步滿足不斷變化的客戶和市場需求。隨著GDT元件技術不斷進步，該公司很快將推出更多的新一代GDT型款，提供更多過電壓防護功能。
(本文由Bourns提供)
