В электронике электронный переключатель — это переключатель, управляемый активным электронным компонентом или устройством. Без использования подвижных частей они называются твердотельными переключателями , что отличает их от механических переключателей. [1]
Электронные переключатели считаются бинарными устройствами, поскольку они кардинально изменяют проводимость пути в электрической цепи между двумя крайними положениями при переключении между двумя состояниями « включено» и «выключено» .
Многие люди используют метонимию, чтобы называть «переключателями» различные устройства, которые концептуально соединяют или разъединяют сигналы и пути связи между электрическими устройствами, аналогично тому, как механические переключатели соединяют и разъединяют пути для прохождения электронов между двумя проводниками.
Традиционное реле — это электромеханический переключатель, который использует электромагнит, управляемый током, для работы механического переключающего механизма. Также используются другие принципы работы (например, твердотельные реле, изобретенные в 1971 году, управляют силовыми цепями без подвижных частей, вместо этого используя полупроводниковое устройство для выполнения переключения — часто управляемый кремнием выпрямитель или симистор ).
Ранние телефонные системы использовали электромагнитный переключатель Строуджера для соединения телефонных абонентов; более поздние телефонные станции содержат один или несколько электромеханических коммутаторов . Таким образом, термин «коммутируемый» применяется к телекоммуникационным сетям и обозначает сеть с коммутацией каналов , предоставляющую выделенные каналы для связи между конечными узлами, например, коммутируемую телефонную сеть общего пользования .
С тех пор термин «переключатель» распространился на различные цифровые активные устройства, такие как транзисторы и логические вентили , функция которых заключается в изменении своего выходного состояния между логическими состояниями или в подключении различных сигнальных линий.
Общей чертой всех этих случаев использования является то, что они относятся к устройствам, которые управляют бинарным состоянием : включено или выключено , закрыто или открыто , подключено или не подключено , проводит или не проводит ток , имеет низкое или высокое сопротивление .
Диод можно рассматривать как переключатель, который проводит ток только при прямом смещении и в противном случае эффективно отключается ( высокий импеданс ). Конкретные типы диодов , которые могут быстро менять состояние переключения, такие как диод Шоттки и 1N4148 , называются «переключающими диодами».
Вакуумные трубки могут использоваться в высоковольтных устройствах.
Транзистор может работать как переключатель . Области отсечки и насыщения биполярного транзистора (БПТ) можно соответственно рассматривать как закрытый и открытый переключатель.
Наиболее широко используемым электронным переключателем в цифровых схемах является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (МОП-транзистор). [2]
Аналоговый переключатель использует два МОП- транзистора в схеме затвора передачи в качестве переключателя, который работает во многом как реле, имея некоторые преимущества и несколько ограничений по сравнению с электромеханическим реле.
Силовой транзистор (ы) в импульсном регуляторе напряжения , таком как блок питания , используется в качестве переключателя для попеременного пропускания и блокировки потока энергии.
Переключатели Холла — это тип датчика Холла , который объединяет аналоговый эффект Холла с пороговым обнаружением для создания переключателя, управляемого магнитным полем .
Оптоизолятор использует свет от светодиода, управляемого током, который поступает на фототранзистор для переключения гальванически изолированной цепи.
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) сочетает в себе преимущества BJT и силовых МОП-транзисторов .
Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) может использоваться для высокоскоростного переключения в приложениях управления питанием.
Симистор ( TRIAC , TRIode AC), эквивалентный двум включенным спин-к-спине тиристорам, представляет собой двунаправленное коммутационное устройство.
Аббревиатура DIAC расшифровывается как диодный переключатель переменного тока.
Запираемый тиристор ( GTO) представляет собой биполярное коммутационное устройство.
Электронные переключатели также могут состоять из сложных конфигураций, которые поддерживают физический контакт, например, резистивные или емкостные сенсорные экраны .
Сетевые коммутаторы перенастраивают соединения между различными портами компьютеров в компьютерной сети .
Электронные переключатели используются во всех видах бытовых и промышленных применений.