1. 空氣間隙間隔式：由于空氣的擊穿電壓很高，可達500kV/m,而當其被高電壓擊穿后就只有幾十伏的低壓了。所以人們利用空氣的這一特性設計出了早期的網絡避雷器，將一根導線的一端連在輸電線上，另一根導線的一端接地，兩根導線的另一端相隔一定距離構成空氣間隙的兩個電極，間隙距離確定了避雷器的擊穿電壓，擊穿電壓應略高于輸電線的工作電壓，這樣當電路正常工作時，空氣間隙相當于開路，不會影響線路的正常工作。當過電壓侵入時，空氣間隙被擊穿，過電壓被箝位到很低的水平，過電流也通過空氣間隙泄放入地，實現了避雷器對線路的保護。
但空氣間隙缺點也同樣突出，如擊穿電壓受環境影響大、空氣放電會氧化電極、空氣電弧形成后，需經過多個交流周期才能熄弧，這就可能造成避雷器故障或線路故障。以后研制出的氣體放電管、管式避雷器、磁吹避雷器在很大程度上克服了這些毛病，但他們仍然是建立在氣體放電的原理上。氣體放電型避雷器的固有缺點：沖擊擊穿電壓高、放電時延較長、殘壓波形陡峭。
2. 半導體式
半導體技術的發展為網絡防雷器提供了新材料，比如穩壓管，其伏—安特性便可符合線路防雷要求，只是其通過雷電流的能力較差，使得普通的穩壓管不能直接用作避雷器。所以早期的半導體防雷器采用了碳化硅材料，它具有與穩壓管相似的伏—安特性，但通過雷電流的能力很強。不過很快人們又發現了金屬氧化物半導體變阻器（MOV）,其伏—安特性更好，并具有響應時間快、通流容量大等許多優點。但缺點是，電容較大，對于采用數字信號傳輸的網絡并不合適，因此在音頻模擬信號的傳輸網絡中采用較多。瞬變電壓抑制二極管（TVS）的出現又為網絡防雷器的發展帶來了新的契機。TVS的作用原理是當管子兩端經受瞬態能量沖擊時能極快地將其兩端的阻抗降低，通過將能量吸收掉從而把其兩端間的電壓箝制在其標稱值上，保護后端元件。但受半導體工藝限制，集成在網絡防雷器中的TVS很難做到大功率，在雷擊到來時，瞬態能量可以損壞內置的TVS，同時，瞬態電流產生的強磁場會使近距離的其他電路上感應出高電壓，造成電路損壞。因此網絡防雷器中的TVS主要功能是為了消除靜電，但不能防雷擊浪涌。
目前市面上的網絡防雷器多采用不同器件組合成兩級方式，發揮各器件之所長。*級由大通流量的氣體放電管進行初級保護，以降低殘壓并把大部分雷電流泄放入大地；第二級采用去耦電阻或PTC進行阻流延時和分壓,以配合*、三級的元件的特性要求；第三級采用TVS進行精細保護，以進一步降低殘壓，使其達到設備的安全電壓要求。
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