如何选择继电器：机电、簧片、SSR或FET

机电继电器可能是当今ATE应用中使用最广泛的继电器。它们由线圈、电枢机构和电触点组成。线圈通电时，感应磁场将移动电枢，从而闭合或断开触点。请​参见​图​1。

^{图1：机电继电器：通过线圈的电流产生磁场，在触点间移动电枢}

机电继电器支持低电压/电流、高电压/电流以及直流到GHz频率等各种信号特性。因此，几乎总是可以找到具有与给定系统要求匹配的信号特性的机电继电器。机电继电器的驱动电路与继电器触点电隔离，触点本身也相互隔离。这种隔离使机电继电器成为需要电隔离的场合的理想选择。

与其他继电器类型相比，机电继电器的触点通常更大、更耐用。较大的触点可承受电路、线缆等中的寄生电容产生的意外浪涌电流。但是，一个不幸的折衷是较大的触点需要较大的封装尺寸，因此它们不能密集放置在开关模块上。

虽然机电继电器的机械结构在开关功能上有很大的灵活性，但它们有一个重要的限制：速度。与其他继电器相比，机电继电器相对较慢，典型型号可在5至15 ms内切换和稳定。某些应用的运行速度可能过慢。

与其他类型相比，机电继电器的机械寿命通常较短。技术进步延长了其机械寿命，但机电继电器的致动次数仍不如类似的簧片继电器多。与任何继电器一样，开关的功率和其他系统考虑因素也会对继电器的整个寿命产生重大影响。事实上，机电继电器的机械使用寿命可能比簧片继电器短，但其在类似负载（尤其是电容性负载）下的电气使用寿命可能比簧片继电器长得多。机电继电器更大、更坚固的触点通常比类似的簧片继电器耐用。

机电继电器有锁存和非锁存两种类型。非锁存继电器需要连续电流流过线圈以保持继电器被激活。常用于断电时继电器必须切换回安全状态的应用。锁存继电器使用永磁体将电枢保持在当前位置，即使驱动电流从线圈移除后，电枢仍保持该位置不变。对于极低电压的应用，最好使用锁存继电器，因为线圈不会发热，从而最大限度地减少了可能影响测量的热电动势(EMF)。

机电继电器广泛用于各种开关模块。其耐用性使其非常适合许多应用，尤其是开关速度不是最高考虑因素的应用，其通用性使其可用于所有类型的开关配置，包括通用、多路复用器和矩阵。

簧片继电器与机电继电器一样，具有物理触点，可通过机械方式打开/关闭路径。但是，与机电继电器相比，簧片继电器的触点更小，质量更低。干簧继电器由线圈缠绕在干簧开关上制成。簧片开关由两个重叠的铁磁性叶片（称为簧片）组成，簧片密封在充满惰性气体的玻璃胶囊内。簧片的重叠端有触点。当线圈通电时，两个簧片被拉到一起，触点互相接触，在继电器内形成信号路径。线圈断电时，簧片中的弹簧力会将触点分开。请​参见​图2。

^{图2：干簧继电器：流过线圈的电流会产生磁场，将两个簧片触点吸引在一起。}

由于触点更小、质量更低且驱动机制不同，簧片继电器的开关速度约为同等额定值的机电继电器的10倍。簧片继电器的机械寿命也大大高于机电继电器。然而，其弊端在于，簧片继电器上较小的触点使其在闭合电路时更容易受到电弧的损坏。电弧穿过触点时，可熔化一小部分触点表面。如熔融部分再凝固时触点仍闭合，触点可焊接在一起。簧片中的弹簧力通常不足以在驱动电流关闭后机械断开焊缝，从而导致继电器无法使用。机电继电器也可能因电弧而损坏，但损坏所需的能量要大得多。

由于簧片继电器极易发生触点损坏，因此系统电容产生的浪涌电流可能特别危险。可通过继电器和电容之间的串联阻抗（例如，电阻或磁性材料）控制浪涌电流。系统中的电容可导致浪涌电流，无论是待测无功设备还是屏蔽式线缆。

簧片继电器所使用的铁磁材料使其具有比同等机电继电器更高的EMF。簧片继电器不适用于极低电压的应用，因为其EMF可能会引入足够的噪声，导致测量误差。

簧片继电器兼具小巧尺寸与高速特性，因此成为许多开关应用的理想之选。簧片继电器更常见于矩阵和多路复用器模块，而不是通用模块。

SSR使用带LED的光敏MOSFET器件来激励器件。见图3。

^{图3：固态继电器(SSR):来自封装LED的光激励光敏MOSFET并允许电流流过。}

SSR是机电继电器的更快替代，因为其开关时间取决于LED开启和关闭所需的时间，分别约为1 ms和0.5 ms。由于没有机械部件，其使用寿命比机电或簧片继电器更长。

SSR适用于高电压应用，因为LED激励在控制电路和MOSFET之间提供电隔离屏障。但是，由于MOSFET负责开关操作，其触点之间不存在电隔离屏障。当MOSFET上没有栅极驱动时，MOSFET上的漏极-源极通道具有非常高的电阻，提供触点之间的断开。

由于连接通过晶体管实现，而不是像机电和簧片继电器中的实心金属，SSR的接触电阻更大。尽管技术的改进不断提高了SSR的接触电阻，但在今天的生产中，电阻为100欧姆或以上的情况并不少见。

SSR的鲁棒性不如机电继电器。与簧片继电器非常相似，在高于额定值的信号电平下使用时极易受到浪涌电流的影响并导致损坏。虽然没有可焊接的金属触点，但损坏MOSFET会导致继电器无法使用。SSR常见于矩阵和多路复用器。 

与SSR一样，FET开关不是机械器件。FET开关使用一系列CMOS晶体管实现开关。与SSR不同的是，控制电路直接驱动晶体管的栅极而不是驱动LED。直接驱动晶体管栅极可实现更快的开关速度，因为LED的上电断电时间不是问题。通常，FET开关是本文讨论的最快开关。另外，由于封装中没有机械部件或LED，FET开关可能非常小。但是，FET开关的一个主要缺点是缺少物理隔离屏障，因此只能用于低电压信号。

由于基于FET，FET开关具有SSR的许多优点和缺点。例如，它们的开关寿命更长，但路径电阻也比机电或簧片继电器高得多。

FET开关通常用于高速、低电压应用的多路复用器配置。

机电继电器提供了良好的全方位解决方案，尽管它们在封装尺寸、开关速度和机械寿命方面存在限制。簧片继电器改进了封装尺寸、密度和速度，但在可能存在浪涌电流的情况下鲁棒性较差。SSR是机械继电器的良好替代，但具有更高的路径电阻，且触点间未完全隔离。FET开关提供了快速、低成本的解决方案，但仅限于使用低电压。

对于任何应用，在选择给定的继电器类型之前，请考虑所有的系统参数。该信息有助于您针对应用需求做出适当的权衡。