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多年来，国内外防雷专家致力于防雷研究，在传统的富兰克林避雷针、避雷带和法拉第笼的基础上，由澳大利亚E．F公司研制的system3000动力球形避雷针和放射性避雷针，以及法国依丽达(HFLITA)公司的Pular高脉冲避雷针，都以其不同的结构，不同的材质而达到共同的目的。其防雷机理均为当避雷针的上空出现雷云时，它们就处在大气空间场中，由于针极尺寸远小于场板极间隙长度，所以带电云团与针极间是一个极不均匀的空间电场。在放电间隙电场很不均匀的情况下，若负电荷雷云因感应地正针极，在雷云负极板与地正针极空间电场中，从正针极发㈩初始电子，在电场力的作用下，在其运动中发出碰撞电离形成初始电子崩，集中于崩头的电子成为负空间电荷区，而留在崩尾的正离子成为正空间电荷区，崩巾部则为正负离子混合区，因正负离子浓度高，是进行复合的极好条件，在复合过程中发生光子辐射、光子电离而产生二次电子，二次电子作用在崩头，崩尾发生更强烈的碰撞电离，形成二次电子崩，汇入初崩扩大离子区，其后电子崩发速度远比初始电子崩的速度快，可达光速，电子崩的长度可能小于放电间隙长度。
电极正电荷附近的放电之所以仪靠气体光游离来维持，是因为场强区把阴极与气体游离区隔开的缘故，当电极是负电荷时，二次电子的产生既可以来自阴极的光效应，也可以来自气体的光游离。同时，随着空气密度和电极曲率半径r。的不同，就会形成自由电子的某种机理，当N(光子的吸收系数)和r。的乘积不大干4时，起主要作用的是阴极光效应，即
N。—警≤4(2-1)
式中：N·。，为在户。时的光子吸收系数；户。为实际条件下的气体压力；No为P＝户，时的光子吸收系数，户为气体压山；户。为标准条件下的气体压力。
当N·。≥4时，气体中的光游离作用迅速增长，因为当N。增大时，为气体所吸收且飞不到阴极的光子数因电子崩的伸长(九增大时)，或N的增加(在户增大时)而增加。故放电发生在高场强的狭窄区域里，它以再牛电子崩的形式出现。
避雷针就是利用自身的高度，使雷云电场发生畸变，使其电场强度增加到极限值，于是开始电离，并向下梯级式放电，称为下行先导放电，而避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导，两者会合形成雷电通路，开始主放电阶段。
