Газонаполненный защитный разрядник Советский патент 1983 года по МПК H01J17/20 

Изобретение относится к газоразрядным приборам с твердыми катодами, а именно к составу газового наполнителя защитных разрядников, и может . быть использовано на предприятиях, выпускающих подобные прибоЕ 4. .Одним из основных требований, предъявляемых к защитным разрядникам, является стабильность напряжения пробоя при большой долговечности прибора.

Известен газонаполнительный защитгный разрядник, содержащий алюминиевые электроды, помещенные в герметрэированный корпус, заполненный смесью аргона и.водорода. Прочная окисная пленка, покрывающая алюминиевые электроды, устойчива к бомбардировке ионами, поэтому электрические параметры данного разрядника при эксплуатации в режиме тлеюгцего разряда стабильны 1J .

Однако при импульсных пробоях с повышенной энергией окисная пленка быстро разрушается, эмиссионные свойства поверхности электродов изменяются, что приводит к недопустимому изменению напряжения пробоя разрядников и ВЕЛходу их из строя.

Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является газонаполнительный защитный разрядник, содержащий алюминиевый катод и по крайней мере один анод, расположенные в герметизированном корпусе, заполненном газовой смесью, включающий кислород и углекислый газ. Кроме данных газов в состав наполнителя входит азот при следующих соотношениях компонентов, %: кислород 9-10; углекис10лый газ 40-45; азот 45-51. Наличие в газовой смеси кислорода способствует поддержанию слоя окиси на электродах при работе разрядника в импульсном режиме, а згглекислый газ, разла15гаясь при импульсном разряде на окись углерода и кислород, восполняет убыль кислорода, расходуемого на окисление электродов 2.

Однако при таком газовом наполне

20 НИИ напряжение пробоя разрядника велико, так как все газовые компоненты имеют большой потенциал ионизации. В то же время для защиты большинства линий связи необходимы разрядники с

25 относительно небольшим напряжением пробоя. Снизить пробивное напряжение можно уменьшением межэлектродного расстояния, однако при чрезмернс уменьшении этого расстояния надежность

30 разрядников падает из-за возможности icopoTKoro замыкания продуктами электродов. Кроме того, так как в разряднике с таким газовым наполне нием применение.газопоглртителя невозможно, весьма вероятно появление в газовом наполнении из-за газовыделения деталей паров, воды, но в этом Ьлучае при импульсных пробоях в jpasряйнике образуются высокоактивные соединения азота, которые взаимодействуют с поверхностным слоем электро дов, изменяя их эмиссионные свойства и pcidoTy ВЕэЖода электронов. Поэтому добиться существенного повьииения ста бильности электрических параметров и увеличения долговечности разрядника при его работе в импульсном режиме не удается. Целью изобретения является увеличение долговечности защитных разрядников при обеспечении низкого напряжения пробоя. Указанная цель достигается тем, что в газонаполненном защитном разряднике , содержащем алнминиевый катод и, по крайней мере, один анод, . расположенные в герметизированном корпусе, заполненном газовой смесью, включающей-кислород и углекислый газ в состав газовой смеси дополнительно введен инертный газ, при следукадем . соотношении компонентов, об. %: Кислород 0,3-10,0 Углекислый газ0,3-10,0 Инертный 1азОстальное Содержание в смеси менее 0,3 % кислорода незначительно сказывается на стабильности напряжения пробоя в процессе испытаний в импульсном режи ме, если же содержа1|ие кислорода пре вышает 10% напряжение пробоя разрядника сильно возрастает, что сводит к минимуму положительный эффект от вве дения инертного газа, При содержании углекислого газа менее 0,3 % уже к середине срока слу бы параметры разрядника становятся нестабильными, что следует объяснить полным разложением запаса углекйслого газа.и прекращением его стабилизирукадего действия, укс1занного выше; если же углекислого газа- больше 10%, при содержании кислорода, близком к верхнему пределу, доля инертного газа слишком уменьиются, и напряжение пробоя разрядника с предложенным наполнением приближается к напряжению пробоя в случае наполнения известной смесью, т.е. не достигается попожктельный эффект, заключающийся в сниже НИИ пробивного напряжения. При содержании в газовой смеси 2,5% кислорода и 5% углекислого газа испытывают смеси, в которых в качест ве инертного газа использовались: ге ЛИЙ,неон,аргон,криптон,ксенон.Разрядники наполняют до одинакового давления (80 мм рт.ст.).При этом относительный разброс напряжения пробоя опытных образцов разрядников отличался мало, но напряжение пробоя, по сравнению с разрядниками с известной смесью, составляет для перечисленного ряда инертных газов; 0,85, 0,78, 0,52, 0,36, 0,33. Таким образом гелий и неон применимы, если пробивного напряжения разрядников несущественно. Наименьшие пробивные напряжения наблюдаются при введении криптона и ксенона. В случае применения аргона напряжение пробоя выше, но большим достоинством аргона, является его. значительно меньшая стоимость по сравнению с другими инертными газами. При газовом наполнении следующего объемного состава: криптон - 96-,5%; кислород - 1,5%;углекислый газ - 2%, при давлении газовой смеси мм рт. ст., опытные образцы разрядников с алюминиевыми катодами, дополнительно отформированными во время откачки и оттренированными после отпайки приборов , обеспечивают в импульсном режиме долговечность, в 4 раза превышающую установленную техническими усло ВИЯМИ, при этом напряжение пробоя ос-тается в пределах 340-500 В. Предлагаемый за11 итный разрядник позволяет увеличить долговечность при работе в импульсном режиме с обеспечением стабильности электрических , параметров. Разрядник, несмотря на присутствие в газовой смеси компонентов с высоким потенциалом ионизации, несложно выполнить в условиях серийного производства с невысоким напряжением пробоя, порядка 400 В, при необходимой надежности работы разрядника, что обеспечивает безопасную эксплуатацию большинства типов линий связи. Формула изобретения Газонаполненный защитный разрядник, содержащий алюминиевый катод и по крайней мере один анод, расположенные в герметизированном корпусе, заполненом газовой смесью, включающей кислород и углекислый газ, отличающийся тем, что, с увеличения долговечности при обеспечении низкого напряжения пробоя, в состав газовой смеси дополнительно введен инертный газ при следующем соотношении компонентов, об.% Кислород 0,3-10,0 Углекислыйгаз0,3-10,0 Инертный газ - Остальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Тягунов Г.А. Электровакуумные и полупроводниковые приборы. , м., -Л., Госэнергоиздат, 1962, с. 344. 2. Авторское свидетельствоСССР 303673, кл. Н 01 J 17/20, 1962