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多年來，國內外防雷專家致力于防雷研究，在傳統的富蘭克林避雷針、避雷帶和法拉第籠的基礎上，由澳大利亞E．F公司研制的system3000動力球形避雷針和放射性避雷針，以及法國依麗達(HFLITA)公司的Pular高脈沖避雷針，都以其不同的結構，不同的材質而達到共同的目的。其防雷機理均為當避雷針的上空出現雷云時，它們就處在大氣空間場中，由于針極尺寸遠小于場板極間隙長度，所以帶電云團與針極間是一個極不均勻的空間電場。在放電間隙電場很不均勻的情況下，若負電荷雷云因感應地正針極，在雷云負極板與地正針極空間電場中，從正針極發㈩初始電子，在電場力的作用下，在其運動中發出碰撞電離形成初始電子崩，集中于崩頭的電子成為負空間電荷區，而留在崩尾的正離子成為正空間電荷區，崩巾部則為正負離子混合區，因正負離子濃度高，是進行復合的極好條件，在復合過程中發生光子輻射、光子電離而產生二次電子，二次電子作用在崩頭，崩尾發生更強烈的碰撞電離，形成二次電子崩，匯入初崩擴大離子區，其后電子崩發速度遠比初始電子崩的速度快，可達光速，電子崩的長度可能小于放電間隙長度。
電極正電荷附近的放電之所以儀靠氣體光游離來維持，是因為場強區把陰極與氣體游離區隔開的緣故，當電極是負電荷時，二次電子的產生既可以來自陰極的光效應，也可以來自氣體的光游離。同時，隨著空氣密度和電極曲率半徑r。的不同，就會形成自由電子的某種機理，當N(光子的吸收系數)和r。的乘積不大干4時，起主要作用的是陰極光效應，即
N。—警≤4(2-1)
式中：N·。，為在戶。時的光子吸收系數；戶。為實際條件下的氣體壓力；No為P＝戶，時的光子吸收系數，戶為氣體壓山；戶。為標準條件下的氣體壓力。
當N·。≥4時，氣體中的光游離作用迅速增長，因為當N。增大時，為氣體所吸收且飛不到陰極的光子數因電子崩的伸長(九增大時)，或N的增加(在戶增大時)而增加。故放電發生在高場強的狹窄區域里，它以再牛電子崩的形式出現。
避雷針就是利用自身的高度，使雷云電場發生畸變，使其電場強度增加到極限值，于是開始電離，并向下梯級式放電，稱為下行先導放電，而避雷針在強電場作用下產生尖端放電，形成向上先導，兩者會合形成雷電通路，開始主放電階段。
