雷电是由于大气放电产生的，当带正电荷的雷云和带负电荷的雷云离得较近时就 会产生强烈的放电，持续时间约 "& * %&&!+，电流可达 !&& * ,&&-.，温度可达 ! 万/，从 而出现耀眼的光和雷鸣。雷电对系统的危害一种是直击雷危害，另一种是感应雷危害。
当雷云很低周围又没有异性电荷雷云时，就在地面的凸出物上感应异性电荷，继而造成 与地面凸出物之间的放电，如图 % ’ ( ’ )!（0）所示，这是直击雷，系统用的架空电力线 等很可能是直击雷的目标，这时电压可高达 "&&&-1。为预防直击雷，应该在厂房周围 架设避雷针，单根避雷针的保护范围如图 % ’ ( ’ ),（0）所示，在 ! 方向可保护折线以下 部分，在 "、# 平面上保护范围是个圆，地面上的圆直径最大为 , $，$ 是避雷针高度。
双根避雷针加避雷线保护范围更广，如图 % ’ ( ’ ),（2）所示。避雷针应良好接地，接地 电阻一般要求为 " * %&"，对计算机房的要求要严一些，国标关于计算机房场的标准规 定防雷接地电阻不大于 %"。当强大的雷电流通过防雷接地极注入大地后，地电流向周 围扩散，从而引起周围地电位大大升高，这可能对附近的电子设备产生干扰。图 % ’ (
’ )( 中如果有两组装置通过各自的接地吸 . 和 3 入大地，雷电流将使 . 点的地电位 升高，大于 3 点，因为 . 点离防雷接地极近。.3 两点间的电位差就使 .3 两设备间存 在地环路干扰。解决的方法是两组装置的接地线接在同一接地极上，即一点接地，并且 要求装置的接地极远离防雷接地极至少 !&#，这在以前章节中已讨论过，不再赘述。
感应雷的产生原理如图 % ’ ( ’ )!（2）所示，雷电放电电流是强烈的噪声源，在周围 空间辐射电磁场，从而使地面上的金属导体感应出很高的电压。系统中的信号线、电源 线上都可能由于感应雷的作用而产生浪涌高压脉冲，对此必须采用适当的浪涌抑制器 件。常用的浪涌抑制器件有气体放电管、硅雪崩二极管（4565$78 090608$:; <57<;）、金属 氧化物压敏电阻（=;>06 ’ ?@5<; 10A5+>7A）以及新型的固态瞬变电压抑制器 44B14（4765<
’ 4>0>; BA08+5;8> 176>0C; 4DEEA;++7A），以下分别给予介绍。
& — F
— %
图 ! " # " $% 雷电危害的形成
（&）直击雷；（’）感应雷
图 ! " # " $( 避雷针的保护范围
（&）单根避雷针；（’）双根避雷针
图 ! " # " $# 雷电流引起地电位上升
! ) 气体放电管
气体放电管利用气体放电短路的原理。它跨接在线路输入端，没有浪涌时阻抗非 常大，可达 !*+!，电容约 ! , -./，所以不会对线路有任何影响。当浪涌高电压脉冲输
! — 0
— !
入时放电管放电导通，这时阻抗很小只有几个毫欧，从而给浪涌能量提供了泄放通路，
不致于进入内部电路。图 ! " # " $% 解释了浪涌抑制的过程。
图 ! " # " $% 放电管抑制浪涌
（&）带浪涌的电压波形；（’）放电管上的 电压波形；（(）放电管的电流
由图可知在 !)时刻，浪涌电压高出放电管的起始放电电压，放电管放电短路，放电 时管子两端电压很低，仅为电弧维持电压。浪涌过后，由于电源电压仍高于电弧维持电 压，所以放电继续进行，直到电源电压减少到不能维持正常放电为止，放电管恢复开路 状态。观察放电管二端的电压波形有 * 点应该注意：
（!）浪涌的尖峰虽然大大降低了，但仍留有残存的尖峰。这是因为放电管对上升时 间很快的脉冲有个响应时间，一般约为 !++,-。残留尖峰还要依靠放电管后面的装置 例如二次抑制器件或滤波器等来抑制。国际电工委员会有关电磁抗扰度的标准规定了 做浪涌抗扰度试验时应该用的模拟浪涌波形，短路电流上升时间为 .!-，宽度为 *+!-，
对于该波形，!++,- 响应时间的放电管是完全能起到抑制作用的。
（*）放电管放电时呈短路状态，由图可知短路不仅发生在浪涌尖峰时期，而且浪涌 过后仍延续一段时间，直到电源下半周才恢复，这对内部电路的正常工作是不利的，是 放电管的一个缺陷。
放电管的优点是能承受很高的冲击电流，大于 *+/)，几十微秒。脉冲过后的后续 电流最长可持续半个电源周期即 !+0-，幅度仍高达 1++)，但大多数放电管持续电流只 能承受 !++)，所以最好在使用时串联一个 *"、*2 的金属氧化物薄膜电阻，以限制后续
* — 3
— !
电流幅值。对于电源中的重复浪涌脉冲，放电管可承受 !""# 峰值、$"!% 上升时间、
$""!% 宽度的浪涌 !" 次，其后寿命降低，起始放电电压逐渐变小。
选择放电管时应考虑电源的峰值、$"& 的电源电压波动和 ’"& 的放电管不一致 性，对于 ’’"( 交流电源，通常选择起始电压为 )*!( 的放电管。气体放电管只能用在 交流电源上，如用在直流电源上则放电后可能无法恢复。
’ + 硅雪崩二极管
这是一种结面积较大的特殊设计的齐纳二极管，工作原理是电压钳位。当有浪涌 侵入时可十分迅速地把高电压峰值钳位在规定值上，响应时间小于 ,-%，管子的钳位电 压选择较大，可以从 . + / 0 )""(。其可承受的脉冲电流由厂家给出，也可以用功率除以 钳位电压来估计。电压钳位和放电短路方式相比的优点在于浪涌抑制过程中输入电源 端不会短路，因此不会影响内部电路；同时响应速度快，残留尖峰很小，抑制效果好；浪 涌过后即自行恢复，没有延迟时间；交直流电源都能运用。不足之处是承受尖峰电流能 力比放电管差。
1 + 金属氧化物压敏电阻
其工作原理和硅雪崩二极管相同，也是靠电压钳位来抑制浪涌，响应速度稍慢些，
小于 !"-%，但峰值电流承受能力和能量级别比二极管高。对于 / 2 ’"!% 的浪涌，最大峰 值电流可在 )" 0 ’!"""# 中选择，例如 $1"(、)"3 的电阻可以承受 1"""# 的瞬时电流。
其漏电流很小，约为 ! 0 ’!"!#，电容约为 $" 0 ’""""45。
) + 固体瞬变电压抑制器 667 (6
这是一种新型的浪涌抑制器，吸收了气体放电管和硅雪崩二极管的优点。没有浪 涌时对线路无影响，一旦浪涌侵入，超过规定电压时抑制器首先起钳位作用，象雪崩二 极管一样，防止浪涌的快速上升边沿损坏内部电路，这仅发生在几个纳秒之内。然后就 象气体放电管一样短路，把浪涌中的能量泄放掉，直至泄放电流低于维持电流，一般为
’""8#，抑制器恢复阻断状态。抑制器的电容约 )"45，响应时间约几个纳秒，可选择电 压范围为 $’ 0 .""(，其体积很小，可以在印制电路板上表面安装，但目前承受电流能力 还达不到气体放电管 ’"9# 的水平。
雷电保护电路常用混合式，图 $ : * : *. 为其中之一。图中气体放电管安排在最前 面，硅雪崩二极管或金属氧化物压敏电阻安排在后面，中间用电阻或电感隔离。当浪涌 侵入时，因为二极管响应速度快，可先对浪涌的快速上升沿进行抑制，大量的能量则通 过放电管泄放。为了防止放电管因为后级的钳位而达不到其放电起始电压，所以利用 电阻或电感来隔离。
图 $ : ) : *. 混合式雷电保护电路 — $.1 —
交流电源变压器加上浪涌抑制器件后就变成防雷变压器，图 ! " # " ## 是这种产品 的一个实例。图中的避雷器即气体放电管，浪涌吸收器用压敏电阻，变压器有静电隔离 装置，二次侧的电容器可进一步抑制浪涌中的残留差模噪声。根据厂家提供的资料，对 峰值为 $%&、波宽为 ’(!) 的浪涌，能衰减到 !(&，而普通电源变压器只能衰减到 *+(&。
图 ! " ’ " ## 防雷电源变压器