La mayoría de los protectores contra sobretensiones funcionan desviando el exceso de voltaje hacia la línea de tierra del enchufe, desde la línea de fase. Un diseño común utiliza un pararrayos de descarga de gas para lograr esta desviación.
En un pararrayos de descarga de gas, un gas inerte se sitúa entre la línea de fase y la línea de tierra que conecta el aparato eléctrico al enchufe. Cuando el voltaje en la línea de fase está dentro de los límites normales, el gas permanece inerte y actúa como un mal conductor de la electricidad. Sin embargo, ante una sobretensión (un exceso de voltaje que dura al menos tres nanosegundos), el voltaje ioniza el gas. Una vez ionizado, el gas conduce fácilmente la electricidad, desviando el exceso hacia la línea de tierra y permitiendo que el voltaje normal continúe hacia el dispositivo. Esto protege tus electrodomésticos durante la sobretensión. Cuando esta pasa, el gas vuelve a su estado inerte y deja de conducir.
Los pararrayos de descarga de gas se emplean en protectores con diseño de circuito en paralelo, similar al varistor de óxido de metal (MOV). El MOV desvía el exceso de voltaje mediante un componente de óxido de metal, sin usar gas. Algunos protectores usan un diseño de circuito en serie, que no desvía el exceso, sino que limita el flujo de corriente durante la sobretensión. Sus fabricantes afirman que reaccionan más rápido y evitan sobrecargar la línea de tierra, protegiendo mejor el sistema eléctrico general.