どのような仕事でもうまくやるには、それを完了するためのツールが必要です。しかし、人生においては、正しいツールやコンポーネントが必ずしも明らかであるとは限りません。たとえば、釘を打つ必要がある場合は、ハンマーが非常に役立ちます。しかし、木材を切断するには、テーブルソー、マイターソー、ジグソー、プルソー、ルーター、ナイフ、レーザーカッター、またはその他のさまざまなデバイスを使用できます。これらすべてが木材を切断しますが、特定の作業においては他のものよりはるかに優れた性能を発揮するものがいくつかあります。
エンジニアリングの世界ではこの苦労はよく分かっており、トランジスタとリレーはその完璧な例です。名目上、両方のデバイスは同じ機能（電流の流れのオン/オフを切り替える）を実行しますが、使用する方法は非常に異なります。経験や業界に応じて、どちらか一方をデフォルトとして選択することもできますが、各デバイスにはそれぞれ長所と短所があります。どのデバイスがアプリケーションに最適かを評価するには、各デバイスの特性の詳細を理解することが重要です。
信頼性の高いリレー
リレー は実績のある技術であり、まるで自分でスイッチを入れているかのように物理的に接点を切り替えます。典型的には電磁石を使用する リードスイッチ 小さな電気信号ではるかに高い電圧を切り替えることができるようになります。
リレーはいくつかの重要な点でトランジスタとは異なります。最大の違いは次の5つです。
- • リレーは、はるかに高い電流および電圧負荷を処理します。
- • リレーは、デバイスの内部回路に関係なく負荷を切り替えることができます。
- • リレーは交流 (AC) または直流 (DC) の負荷を処理できます。
- • リレーは電流を漏らしません。リレーは完全にオンまたはオフになります。
- • リレーの抵抗は非常に低くなります。電気的な観点から見ると、閉じたリレーは切れていないワイヤと実質的に同一です。
ほとんどのリレーにはNO (通常開) 接点とNC (通常閉) 接点が備わっており、電源が投入されたときに回路を閉じる (NO) か、回路を開く (NC) ことができます。必要に応じて、NOとNCの両方を同時に使用できます。
リレーは、オンまたはオフにするとクリック音が聞こえます。これには利点もありますが、ノイズが問題となる場合には欠点となる可能性があります。一部のリレーでは、その状態を視覚的に観察できます。その他には、バイパス/テスト ボタンや、リレーを手動で作動させるスイッチを備えたものもあります。
スイッチングはトランジスタよりもはるかに遅く、接点が「バウンス」する可能性があり、スイッチを操作したときに信号が瞬間的にオンとオフを交互に繰り返すことになります。
リレーはオン状態でも比較的大きな電流を消費します。オンとオフを切り替えるためだけに電力を必要とするラッチングリレーも利用できます。
最後に、リレーは通常トランジスタよりもはるかに大きく、電磁デバイスであるため、電磁束 (EMF) 干渉を引き起こす可能性があります。
トランジスタ：スピードとシンプルさ
トランジスタ は、オン/オフスイッチとは異なり、コレクタとエミッタの間で電流を流します。可動部品は使用しません。代わりに、正の電圧が存在する場合、トランジスタはトランジスタの材料の導電性を変化させます。リレーと比較したトランジスタの8つの具体的な特性は次のとおりです。
- • リレーよりもはるかに高速です。スイッチング範囲は通常ナノ秒 (10-9 秒) の範囲で、同等のリレーよりも桁違いに高速です。
- • トランジスタはアナログデバイスとして動作し、信号の増幅を可能にします。
- • 同等のリレーよりもはるかに小さいです。
- • トランジスタは沈黙しており、作動しているかどうかを示しません。
- • トランジスタを使用すると、1つの信号でより大きな負荷を切り替えることができますが、完全に独立しているわけではありません。設計者は、リレーを使用する場合よりも、スイッチされるデバイスについてより詳しく知る必要があります。
- • トランジスタは適切に指定する必要がありますが、リレーは幅広い電源タイプに対応できます。
- • 安価です。
- • トランジスタはACでは使用できません。
類似の電子部品
一般的なトランジスタとリレーの用途は事実上無限ですが、これらの特殊なソリューションは同様のタスクを実行します。
- • ソリッドステートリレー: 従来のリレーとトランジスタを組み合わせたようなもので、制御回路によって作動するLEDを使用して負荷を切り替えます。LEDは、負荷を制御する光活性化MOSFETをアクティブにします。これらのデバイスは静かで、1ミリ秒以内に切り替わり、従来のリレーよりも信頼性が高くなります。
- • コンタクタ: コンタクタリレーは、電気モーターの始動など、大電流の切り替えに最適化されています。これらのデバイスは通常、NO接点のみを備えています。
- • TRIAC: 「三極管 (triode for alternating current)」の略称であるTRIACは、2つの主端子を通じてどちらの方向にも電流を流すことができるソリッド ステート デバイスです。ゲート ピンはこれらのデバイスをアクティブにします。
- • コンピュータ チップ: 独自のコンピューティング デバイスをゼロから開発する必要はないかもしれませんが、これらのチップには数十億個のトランジスタが手のひらに簡単に収まるパッケージに詰め込まれていることは注目に値します。まさに小型化の驚異です。
リレーとトランジスタを使用する場合
非常に高い負荷や未知の負荷の場合、リレーが最良かつ最も実用的なオプションです。負荷が小さい場合、電力消費が重要な場合、または何かを何百万回または何十億回も切り替える必要がある場合は、トランジスタを選択してください。特殊なソリューションの場合、概説した追加デバイスによってさらなるオプションが提供されます。
思慮深いエンジニアは、選択したコンポーネントと方法を時々再評価します。おそらく、アプリケーション用のSSRが利用できないか、コストが高すぎる可能性があります。あるいは、顧客がトランジスタ出力から不適切な負荷を駆動しようとし続けている可能性もあります。どのような課題であっても、最適な解決策は、これまで常に頼りにしてきた標準ツールではない可能性があることを考慮してください。