簧片继电器 vs 其它可选产品

       作者：Graham Dale, Director of Research & Development, Pickering Electronics, UK.

       簧片继电器具有简单的金属回路，如果在规格范围内正确使用，可实现长寿命和高可靠性。

　　簧片继电器是贝尔实验室1936年发明的。自那时起已经从体积庞大的粗糙器件演变成非常可靠的小器件。簧片开关的触点被完全密闭在玻璃管中，内部充惰性气体或在耐压开关情况下抽真空，所以触点不会被外部环境氧化。这样使得簧片开关具有非常长的机械寿命与优异性能。

　　用户也可以选择其它继电器，与簧片继电器特性不同。对于具体应用，各有所长。

　　本篇将对这些不同技术应用做一些客观对比。

　　固态继电器

　　固态继电器指以半导体器件为基础的开关产品。目前市场上有很多种类。最常见的与簧片继电器竞争的是FET开关器件。固态FET开关使用2个串联MOSFET与一个隔离驱动来实现继电器通断。二者间有以下关键区别：

　　固态继电器有半导体器件固有的漏电流问题，所以其绝缘电阻不高。而且漏电流是非线性的，随着温度的变化而变化。导通电阻也非线性，随负载电流变化而变化。

　　固态继电器需要在电容与内阻直接作出妥协，低内阻但高电容（有时达到nF级）产品会限制带宽，导入容性负载。如需实现低容性负载，FET尺寸需降低，内阻将增加。固态FET开关的电容显著高于簧片继电器。

　　簧片继电器具有天然的线圈与回路的隔离，固态开关没有，所以其必须带有隔离驱动从而增加体积与成本。

　　固态继电器可以实现大功率切换。

　　总的来说，簧片继电器与电磁继电器具有金属回路，比固态继电器更接近理想开关，

　　微型机电系统

　　相对于通用继电器，MEMs开关目前尚处于发展阶段，已有20多年。MEMs开关在硅基材料上制作，用半导体加工技术产生一个三维结构，实现继电器开关。触点通断经由磁场或静电场实现。有很多文章介绍MEMS开关，特别是RF切换，但目前为止商业化的很少。技术上的困难已经导致很多厂商产品失效，或者转作贸易或者调整计划。

　　像簧片继电器一样，MEMS可以将开关完全密封（在陶瓷封装或硅级封装中），可以实现小信号切换的一致性。然而，MEMS开关的触点太小，闭合力也小，经常导致触点焊接问题，其热切换能力非常弱。如果可以实现可靠工作，MEMS继电器的最大优势是低功耗与快速切换。

　　在目前发展阶段，MEMS尚不能与簧片继电器竞争。开发商集中在高价值特定市场与军工应用。

　　电磁继电器

　　电磁继电器广泛用于工业领域，是成本最低的开关解决方案。制造商已经投入巨大资金在生产技术上，可实现大批量产出。使用者需要了解电磁继电器与簧片继电器的主要不同点。

　　电磁继电器在闭合时有一个擦除动作，帮助打开小焊点及自清洁触点。这确实可以实现大额定值，但同时也增加了触点电镀层的磨损。由于采用大触点，电磁继电器比簧片继电器额定规格高很多。簧片继电器通常的负载电流为2-3A。电磁继电器的大触点使其有更好的抗冲击电流能力。

　　电磁继电器的接触电阻通常比簧片继电器小，因为其拥有大的接触面积，使用比簧片继电器的镍铁合金电阻更低的材料。簧片继电器的开关时间比电磁继电器快很多（通常5-10倍）。移动部件更加简单轻便使得二者间速度差异很大。

　　簧片继电器的触点被完全密封，切换小信号是开关特性更加一致，断开时绝缘更高。

　　电磁继电器通常是塑封，有一定程度的保护，但长期来看触点还是会暴露在外部污染物，塑料体排放的气体与氧气侵入的环境。

　　轻负载下簧片继电器比电磁继电器的机械寿命长10-100倍，由于簧片继电器比电磁继电器的移动部件少。

　　簧片继电器比电磁继电器需要较少的功耗驱动。

　　簧片继电器与电磁继电器同为优异的开关器件。大规模生产技术使得电磁继电器的成本比簧片继电器低。但如果额定规格相同，簧片继电器比电磁继电器性能更好寿命更长。

　　随着器件小型化不断推进，使用更好的材料与生产手段，簧片继电器将长期存在。