固態繼電器：基本概述

上次介紹機械式繼電器時，我承諾另外撰文介紹固態繼電器 (SSR)，因此寫了這篇部落格文章。SSR 的基本功能和機械式繼電器一樣，但本文將說明 SSR 的內部運作方式，以及您為何該選擇固態繼電器而非機械式繼電器，此外也會解釋一些術語。

SSR 由三種主要元件構成，即感測器、切換元件和耦合機構。耦合一般都是以光學方式完成，可在控制電路和訊號電路之間提供電氣隔離。當有輸入時，內部的 LED 會點亮並啟動光敏式二極體。此二極體會啟動 SCR、閘流管或 MOSFET，讓電流流至輸出引腳。

SSR 的速度一般比機械繼電器快，原因在於不含任何活動零件，因而能大幅縮短釋放時間，避免觸點跳動問題，而且也更加耐用，不會產生噪音。SSR 有些缺點，包括接觸電阻比機械繼電器高，而且更容易受到突波電流的破壞。一旦內部切換元件受損，繼電器將喪失用處。

SSR 有一點常讓人困惑，那就是輸出類型。SSR 能切換 DC、AC，或兩者的組合。切換 AC 時，有多個選項，例如：零交叉、比例式控制或非同步。讓我們來看看這幾種類型之間的差異。

零交叉 (同步)：施加控制電壓後，繼電器要等到負載電壓超過零時才會啟動。下圖中，DC 控制電壓發送至輸入端，但 AC 負載電壓一直到行 1 (正弦波首次超過零) 時才導通到輸出。控制電壓關閉之後，且正弦波首次超過零時，負載才會再次關閉 (行 1 指出啟動點，行 2 則指出關閉點)。

圖 1：零交叉繼電器 (圖片來源：Digi-Key Electronics)

比例式控制：在本例中，供應至負載的功率，會和供應至輸入端的類比控制訊號成正比。控制訊號可採用多種不同的形式，例如 0 至 5 V_DC、4 至 20 mA 和 0 至 10 V_DC。這些不同的訊號輸出常用於照明或加熱應用。

非同步 (瞬間或隨機啟動)：一旦電壓施加到輸入端，這類繼電器的輸出端就會立刻開啟，而在電壓移除且正弦波達到零時，輸出端就會立刻關閉。

若想深入瞭解機電繼電器或一般的繼電器，請參閱部落格文章《機械式繼電器：基本概述》，或觀看下面的影片。