ほとんどの場合、MOSFET をソリッド ステート リレー (SSR) に交換します。 ただし、これら 2 つのコンポーネントは動作方法によって異なります。 この記事では、各コンポーネントが提供するもの、その類似点と相違点について説明します。

ソリッドステートリレーの機能は何ですか?

ソリッド ステート リレーは、別の電気入力を使用して電気製品をオフまたはオンにできる電気スイッチとして機能します。 可動接点や磁気を使用するのではなく、オプトエレクトロニクスと半導体スイッチを利用します。 当社では 2 つの異なるタイプのソリッド ステート リレーを用意しています。 1 つ目のタイプは AC 負荷を切り替え、もう 1 つのタイプは DC 負荷を切り替えます。 AC 電源がある場合、DC SSR は半分の時間オフになります。 これにより、半波整流電流が発生する可能性があります。

ACリレーにDC電源があり電流が流れると、制御信号を切っても電流は止まりません。 ソリッド ステート リレー (SSR) は、外部磁場、機械的衝撃、振動などの環境要因の影響を受けにくいです。 したがって、SSRは信頼できます。 寿命が延びるため、非常に信頼性が高くなります。

EMR の平均寿命は 100 万サイクルですが、SSR の寿命はそのほぼ 100 倍です。 SSR が時の試練に耐えられることは誰でもわかります。 また、ソリッド ステート リレーは放射が低く、アーク放電や接点のバウンスがありません。 最大定格電流の SSR は、電気機械式のほぼ 10 倍の熱を発生します。

したがって、SSR を使用する場合は適切な熱管理が必要ですが、電気機械リレーではその必要はありません。

ソリッドステートリレーの用途は何ですか?

ソリッドステートリレーは、さまざまな用途で多くの目的を果たします。 たとえば、このリレーは、高い突入電流と高いスイッチング周波数に関する問題が生じる産業用アプリケーションで一般的に使用されています。 また、SSR は、オートメーション、機械、鉄道、エネルギー用途で使用されるバルブ、モーター、電磁石を制御できます。

さらに、迅速かつ頻繁なスイッチングが必要なアプリケーションにはソリッドステートリレーが必要です。 たとえば、工業用オーブンには温度制御があり、発熱体への主電源を 2 ～ 3 秒ごとにオフにする必要があります。 したがって、SSR はこのアプリケーションでスイッチとして機能できます。

ソリッド ステート リレーのもう 1 つの重要な使用例は、インターフェイスです。 小型 SSR は数 mA を消費するため、PLC からの限られた出力電流を吸収します。 最近では、ほぼすべてのアプリケーションで SSR が使用されています。 これらは、事務機器、コンピュータ、産業用制御装置、家庭用電化製品で利用できます。

ソリッドステートリレーには多くの利点があります。 これらのリレーは非常に高速で機能し、火花は発生しません。 このため、SSR は爆発性雰囲気でも良好に機能します。

MOSFETとは何ですか?

MOSFETとは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタを意味します。 このタイプのトランジスタは、コンピュータ、テレビ、携帯電話などの多くの電子機器で機能します。 半導体材料であるシリコンと金属酸化物の薄層は、MOSFET の製造に使用されます。 MOSFETの表面にある金属酸化物は絶縁体として機能します。

この半導体材料はドレイン領域を形成します。 MOSFET は金属ゲート電極を備えており、その電極は薄い酸化物層によって半導体から絶縁されています。 また、ソース端子とドレイン端子はドープされた半導体材料で構成され、ゲート端子の製造には金属が使用されます。 ゲート端子に電圧を印加すると電界が形成されます。 電界は、ドレイン端子とソース端子の間の電流の流れを調整します。

MOSFET は電圧によって制御されるデバイスです。 これは、ゲート端子で使用される電圧がドレイン端子とソース端子間の電流の流れを決定することを示しています。 この結果、MOSFET はデジタル論理回路、スイッチング、増幅などの電子アプリケーションにおける機能デバイスになります。 また、高い入出力絶縁、低消費電力、高入力インピーダンスも備えています。

MOSFET は、低レベルのノイズ、高速スイッチング速度、高周波動作が必要なアプリケーションでの使用に最適です。 MOSFET は、機能するために物理的な接触を必要としない高電力電気スイッチです。 MOSFET は信号を切り替えて接続できます。 半導体機能とメカニカルリレーを備えています。 MOSFETは、セキュリティ機器、半導体検査システムなどの用途に最適です。

これらは現在、信号のスイッチングと増幅に一般的に使用されています。 また、これらのデバイスはアナログ回路とデジタル回路で一般的です。 3 端子デバイスとして、MOSFET はドレイン (D)、ゲート (G)、ソース (S) で構成されます。

MOSFETの種類は何ですか?

MOSFETには主に2つのタイプがあります。 これらはデプレッション MOSFET とエンハンスメント MOSFET です。

デプレッションMOSFET

デプレッション MOSFET には製造プロセス中にチャネルが形成されます。 これは、電圧がない場合でもチャネルが存在することを意味します。 この結果、デプレッション MOSFET はドレインとソースの間に電流を流すことができます。

デプレッション MOSFET は、使用しているチャネルに応じて「P チャネル D-MOSFET」または「N チャネル D-MOSFET」のいずれかになります。 デプレッション MOSFET のチャネルのタイプは、そのバイアス、電流容量、速度に影響を与えます。

エンハンスメントMOSFET

エンハンスメント MOSFET の製造中にチャネルは開発されません。 むしろ、チャネルは、その電極を介して電圧を印加することによって基板内に発達する。 この MOSFET の導電能力は電圧によって強化されます。 これが「エンハンスメントMOSFET」と呼ばれる理由です。

ソリッドステートリレーとMOSFETの類似点

Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）の略であるMOSFETとソリッドステートリレーにはいくつかの類似点があります。 これら 2 つの電子デバイスは両方とも、回路内の電気の流れを調整することができます。

これら 2 つのデバイスが共有する類似点の一部を以下に示します。

MOSFET とソリッド ステート リレーは、電気回路のオンとオフを切り替えることができます。 電流がどこに流れるかを調整することもできます。
どちらのデバイスも、回路のさまざまな部分間を電気的に絶縁できます。
電流や電圧などの電気信号は、MOSFET やソリッド ステート リレーを制御できます。
どちらのデバイスも、家庭用電化製品、産業用制御システム、通信システム、自動車システムなどのいくつかのアプリケーションで適切に機能します。
ソリッド ステート リレーと MOSFET は、デバイス内で大電力を処理でき、高電圧でも機能します。 ただし、MOSFET と比較すると、大電流アプリケーションではリレーの方が優れたパフォーマンスを発揮します。

ソリッドステートリレーとMOSFETの違い
MOSFET とソリッド ステート リレーにはいくつかの類似点がありますが、いくつかの点で異なります。 MOSFET はさまざまな機能を果たしますが、主に電気スイッチとして機能するように設計されています。 ソリッドステートリレーは受動部品ですが、MOSFETは能動部品です。

MOSFET のスイッチング速度はソリッド ステート リレーのスイッチング速度よりもはるかに高速です。 MOSFETは出力電流の点でSSRと異なります。 ソリッド ステート リレーは、MOSFET よりも手頃な価格のオプションです。 MOSFET は電圧によって制御されるデバイスです。

ソリッドステートリレーとMOSFETのもう1つの違いは、そのサイズにあります。 SSRと比較すると、MOSFETのサイズは小さくなります。 したがって、MOSFET は、コンパクトな筐体や回路が必要なアプリケーションでの使用に最適です。

ソリッドステートリレーの利点は何ですか?

高速スイッチング速度

ソリッドステートリレーのスイッチング速度は非常に高速です。 ソリッドステートリレーには動作のための機械部品はありませんが、高速に切り替える機能があります。

ソリッドステートリレーはスイッチング速度が速いため、特に高周波と重要なタイミングが非常に重要な用途において、幅広い用途に役立ちます。 たとえば、SSR は家庭の自動化システム、通信機器、ロボット工学などに使用されています。

電圧切り替えなし

SSRは無電圧でもON/OFF可能です。 これは、電気機械リレーとは異なり、接点間にアークが発生しないことを示しています。 電気アークにより、パッティング ポイントと接点の腐食が発生する可能性があります。 これは長期的には失敗につながる可能性があります。 ソリッドステートリレーにはアーク放電の問題がないため、通常は寿命が長くなります。 また、SSR は可燃性環境でも動作します。 アーク放電がなくなるため、EMI が減少します。

長寿命

ソリッドステートリレーには可動部品がないため、摩耗したり破損したりすることはありません。 したがって、電気機械式リレーと比較して寿命が長くなります。 SSR の平均寿命は、通常の状態で使用した場合、数百万サイクル、約数億時間です。 これは20年以上の運用実績を誇ります。

電気的絶縁

現在製造されているソリッドステートリレーの大部分は、制御信号をスイッチング回路から分離しています。 電気的絶縁には多くの利点がありますが、その中で最も明白な利点はアーク回避と制御回路の安全性です。

負荷が高い逆電流を生成する場合でも、SSR 内で電気スパークまたは衝撃またはスパークが発生すること。

ソリッドステートリレーの欠点

制限された電流および電圧定格

ソリッドステートリレーの電流と電圧の定格は大きな欠点です。 ほとんどのソリッド ステート リレーは、低電流および低電圧負荷を切り替えることができます。 より高い電流と電圧に対応できる SSR もありますが、標準タイプに比べて高価になる場合があります。

料金

ソリッドステートリレーは高価です。 半導体材料の使用がコスト高の一因となっていました。 また、製造プロセスが複雑になる傾向があるため、コストが高くなる原因となります。

出力リーク電流

ソリッドステートリレーをオフにすると、少量の漏れ電流が出力を流れます。 これは通常の現象ですが、負荷が電流の小さな変化に弱い場合には問題になる可能性があります。

結論

SSRやMOSFETにはさまざまな機能があります。 これらのデバイスは、さまざまな用途で非常に役立つことが証明されています。 それらにはいくつかの類似点と相違点があります。 これらのデバイスを使用しているアプリケーションの種類によって、どれが最適かが決まります。