РАЗРЯДНИК Российский патент 1997 года по МПК H01T2/02 

Изобретение относится к газоразрядной и вакуумной технике, конкретно к слаботочным защитным разрядникам, и может быть использовано в устройствах защиты электронного оборудования от перенапряжения и коммутации электрических цепей.

Известен защитный разрядник, который содержит два противостоящих основных электрода, образующих с цилиндрическим изоляционным корпусом вакуумно-плотную оболочку, и инициирующие электроды, соединенные с основными электродами и расположенные друг относительно друга с микрозазором, величина которого выбрана из условия возникновения в нем автоэлектронной эмиссии при рабочих напряжениях. Инициирующие электроды выполнены в виде токопроводящих полос, расположенных на внутренней поверхности изоляционного корпуса с образованием микрозазора между противостоящими концами полос.

Предложенная конструкция имеет большую собственную емкость и недостаточную долговечность из-за быстрого загрязнения зазора и выгорания резистивного покрытия.

Эти недостатки устраняются при новом технологическом решении. Технологическое решение достигается тем, что узел инициирования разряда выполнен в виде токопроводящих элементов, соединенных с соответствующими электродами, причем указанные токопроводящие элементы изготовлены в виде не менее двух электродов с микрозазорами d, в которых при рабочих напряжениях возникает автоэлектронная эмиссия, поджигающими основной разрядный промежуток, и которые расположены параллельно основным электродам. Эти электроды с микрозазором расположены на расстоянии ±D от края основных электродов, где D межэлектродное расстояние. Предлагаемая совокупность существенно новых конструктивных изменений и обеспечивает новое технологическое решение.

Для предохранения дополнительных (инициирующих) электродов от разрушения и быстрого перехода разряда из микрозазора в основной разрядный промежуток сопротивление элементного резистора или резистивной пасты между основным и дополнительными электродами выбирается в диапазоне от 1 до 10⁸ Ом. Нижний предел определяется экспериментально. Он лимитируется токовой нагрузкой в микрозазоре и зависит от токовых режимов и рабочих напряжений разрядника. Верхний предел определяется величиной тока в разряде, при котором отсутствует первый пробой в разрядном промежутке.

На фиг. 1 представлена экспериментальная конструкция предлагаемого разрядника, где 1 основные электроды, выполненные из металла с одинаковым коэффициентом расширения (например 42 НАВИ ), 2 керамический корпус, 3 - дополнительные электроды с микрозазором, 4 резистивный слой, соединяющий дополнительный и основной электроды, 5 активный слой с малой работой выхода, 6 герметизирующий стеклоприпой.

Разрядник наполняется инертным газом до давления нескольких десятков миллиметров ртутного столба. Величина микрозазора определялась по величине статического напряжения пробоя разрядника U_ст., обеспечивающего напряженность поля E, при которой возникает автоэлектронная эмиссия.

Экспериментально были обследованы конструкции с 2, 4, 6 микрозазорами для двухэлектродных разрядников, причем резистивная паста наносилась как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность разрядников.

Проведенные эксперименты показали, что возможны различные расположения краев активного и дополнительного электродов. Например, на фиг.2 показано, что зазор 1 образуется дополнительными электродами, края которых расположены на расстоянии -D относительно края основного электрода, где D расстояние между основными электродами. Если края дополнительных электродов будут расположены на расстоянии >-D, то наблюдается сильная экранировка разрядного промежутка.

На фиг. 3 показано, что зазор 1 образуется дополнительными электродами, края которых расположены на расстоянии +D. Если края дополнительных электродов будут расположены на расстоянии >+D, то происходит затруднение проникновения в разрядный промежуток из-за малой напряженности поля в месте расположения микрозазора. Поэтому края дополнительных электродов должны быть расположены на расстоянии <±D от края основного электрода, т.к. при расстояниях <±D наблюдается устойчивая работа разрядников.

Дополнительный электрод (фиг. 1) изготавливается из тугоплавкого материала методом фотолитографии с дальнейшей пайкой его стеклом с керамическим корпусом 2, причем микрозазоры 1 (фиг.2, 3) необходимых размеров прорезаются с помощью лазерного луча. Толщина дополнительного электрода выбирается, исходя из следующих условий. Минимальная толщина определяется формоустойчивостью материала, максимальная толщина определялась из условия отсутствия паразитной автоэмиссии в промежутке.

Экспериментально установлено, что время запаздывания разряда в подобной конструкции не менее чем в три раза меньше, чем в приведенной ранее. В результате предложенного нового технологического решения разрядник приобретает свойство высокого быстродействия. Он может успешно применяться в защитных устройствах с высоким быстродействием.

Изобретение относится к газоразрядной и вакуумной технике, конкретно к слаботочным защитным разрядникам. Существо: разрядник содержит два противостоящих основных электрода, образующих с изоляционным корпусом вакуумно-плотную оболочку. Инициирующие электроды, соединенные с основными электродами, выполнены в виде элементов разрядного плоского токопроводящего диска. 1 з.п. ф-лы , 3 ил.

1. Разрядник, содержащий два противостоящих основных электрода, образующих с цилиндрическим изоляционным корпусом вакуумноплотную оболочку, и по крайней мере два инициирующих электрода, соединенных с соответствующими основными электродами и установленных друг относительно друга с микрозазором, длина которого выбрана из условия возникновения в нем автоэлектронной эмиссии при рабочих напряжениях, отличающийся тем, что инициирующие электроды выполнены в виде элементов закрепленного в корпусе параллельно основным электродам разрезного плоского токопроводящего диска, выполненного с центральным отверстием и с радиальными сквозными прорезями, образующими по периметру центрального отверстия диска микрозазоры, а по наружному периметру диска вырезы, причем края инициирующих электродов отстоят в радиальном направлении от краев основных электродов на расстоянии, меньшем расстояния между основными электродами. 2. Разрядник по п.1, отличающийся тем, что соединение инициирующих электродов с соответствующими основными электродами выполнено резистивной пастой, нанесенной на поверхность корпуса, или элементным резистором с сопротивлением 1 10⁸ Ом.