Precyzja i prawidłowość procesu przełączania dużych prądów i napięć, decyduje o trwałości i wydajności pracy wielu urządzeń elektronicznych. Za proces ten odpowiadają odpowiednio dobrane przekaźniki półprzewodnikowe. Przekaźnikami półprzewodnikowymi, są urządzenia załączające mocy, które składają się z elementów elektronicznych. Charakteryzują się „stanem stabilnym”, co oznacza, że w obwodzie załączającym przekaźniki półprzewodnikowe, nie posiadają elementów ruchomych. Przekaźniki te, mogą z powodzeniem być stosowane zamiennie z przekaźnikami elektromagnetycznymi. Do istotnych cech przekaźników półprzewodnikowych zaliczymy niską rezystancję w aktywnym stanie, przy zachowaniu małych wymiarów w stosunku do odpowiedników elektromagnetycznych. Przekaźniki półprzewodnikowe należą do urządzeń długo żywotnych i bezawaryjnych, co wynika z ich struktury (brak elementów podatnych na zużycie mechaniczne).

Charakterystyka przekaźników półprzewodnikowych

Do głównych zadań przekaźników półprzewodnikowych należy sterowanie obciążeniem prądowym, poprzez użycie półprzewodnika mocy, którego sterowanie odbywa się za pomocą niewielkiego obwodu elektronicznego. Obwód sterujący, to prosty obwód analogowy (występują również przekaźniki sterowane obwodem zawierającym sterownik mikroprocesorowy). W przekaźniku półprzewodnikowym separacja galwaniczna odbywa się, poprzez sprzężenie optyczne (optotriak bądź transoptor), które izoluje obwód wejściowy przekaźnika od wykonawczego obwodu mocy w zakresie elektrycznym. Do podstawowych cech charakteryzujących przekaźniki półprzewodnikowe zaliczymy:

wejście sterujące – sterowanie przekaźników odbywa się, poprzez załączanie: w zerze napięcia (ZS), w dowolnej chwili (IO), w maksimum napięcia (PS), analogowe (AS), DC (DCS) oraz pełnookresowe załączanie analogowe (FS).

wyjście mocy – właściwy dobór przekaźnika półprzewodnikowego wymaga zdefiniowania zakresu napięcia obciążenia, prądu i rodzaju obciążenia oraz rodzaju i przedziału w zakresie działania wejściowego sygnału sterującego.

zakres napięcia obciążenia – wartości szczytowe zmian napięcia oraz zakłócenia nie mogą przekroczyć niepowtarzalnego szczytowego napięcia blokowania. W tym celu, stosowane są elementy ochronne, tj. diody gaszące, warystory lub układy gasikowe.

prąd obciążenia – przy obliczaniu tego parametru, istotnym czynnikiem jest temperatura otoczenia oraz wartość prądu rozruchowego (dla obciążeń indukcyjnych m.in. w silnikach czy zaworach). Prąd ciągły obciążenia podczas pracy nie może przekroczyć odpowiedniej wartości nominalnej dedykowanej dla przekaźnika półprzewodnikowego.

napięcie sterujące – o doborze przekaźnika półprzewodnikowego decyduje dostępny rodzaj sygnału pośredniczący w sterowaniu elementu mocy.

Rodzaje przekaźników półprzewodnikowych

Przekaźniki półprzewodnikowe dzielimy ze względu na ilość faz, zakres natężenia prądu czy obwód elektryczny w jakim są stosowane. Do podstawowych przekaźników półprzewodnikowych zaliczamy przekaźniki:

1-fazowe, do 5A (AC lub DC), do obwodów drukowania.

1-fazowe przemysłowe, do 110A, montowane na radiator.

1-fazowe przemysłowe, do 50A.

przemysłowe, do 5A (DC), montowane na radiator.

1-fazowe przemysłowe, do 63A, z radiatorem.

3-fazowe przemysłowe, do 3x55A, trójpolowe, montowane na radiator.

3-fazowe przemysłowe, dwupolowe, do 50A, z radiatorem.

Zalety i wady przekaźników półprzewodnikowych

Do zalet przekaźników półprzewodnikowych zaliczymy:

niezawodność działania i dużą trwałość,

możliwość załączania wysokich prądów rozruchowych,

brak drgań styków, łuku na stykach oraz zakłóceń elektromechanicznych,

dużą wytrzymałość na czynniki mechaniczne (wstrząsy i wibracje),

odporność na kurz i chemikalia,

szeroki zakres dla wejściowego sygnału sterującego (kompatybilność logiczna),

szybkość w działaniu dzięki sterowaniu fazowemu,

niską pojemność (wejście-wyjście).

Do wad przekaźników półprzewodnikowych zaliczymy:

niestabilne napięcie na złączu (spadek napięcia), wymagające stosowania radiatora w wyniku wydzielania się ciepła.

podatność na przepięcia oraz ograniczenia wynikające z określonej rezystancji złącza, wymaga stosowania warystora lub układu RC.

konieczne stosowanie łączników mechanicznych, w celu zapewnienia przerwy galwanicznej w obwodzie sterowanym (prąd upływu).

Przekaźniki półprzewodnikowe w stosunku do tradycyjnych układów łącznikowych (tj. przekaźników elektromagnetycznych lub styczników) posiadają większe możliwości technologiczne w zakresie sterowania obciążeniem. Ze względu na swoją konstrukcję i istotę działania, przekaźniki półprzewodnikowe tworzą unikalną klasę wśród przekaźników elektronicznych.