¿Qué es un Relé Semiconductor?
Los relés semiconductores son relés sin contacto que utilizan semiconductores para transmitir señales de entrada a un circuito de salida.
En general, se establece una alta respuesta y una larga vida útil, lo que los hace adecuados para situaciones en las que los relés se abren y cierran con frecuencia y en las que se requiere una respuesta rápida.
Aplicaciones de los Relés Semiconductores
Los relés semiconductores se utilizan en situaciones en las que hay una alta frecuencia de conexión y desconexión, como en los sistemas de control de temperatura, donde se puede maximizar su alta capacidad de respuesta y su larga vida útil.
Además, a diferencia de los relés generales de tipo contacto magnético, no hay contacto mecánico deslizante. Al no generarse ruido por la apertura y cierre de los contactos, suelen incorporarse en productos sensibles al ruido.
Por otro lado, la transmisión de señalres utiliza fenómenos de emisión de luz a través de semiconductores o diodos. En consecuencia, el efecto de aumento de temperatura no es pequeño y la etapa de salida es un dispositivo semiconductor. Algunas piezas son inadecuadas para productos con tensiones y corrientes elevadas, por lo que hay que tener cuidado.
Principios de los Relés Semiconductores
Al ser del tipo sin contacto, los circuitos de los lados de entrada y salida están físicamente aislados y la transmisión de la señal se realiza a través de un dispositivo optoaislado, como un fotoacoplador.
Cuando se aplica corriente al diodo emisor de luz en el lado de entrada, éste emite luz, y el circuito que recibe la luz está en el lado de salida, y el circuito de salida funciona cuando se detecta la luz. Dependiendo del proveedor del relé semiconductor, el circuito que recibe la luz puede ser una matriz de fotodiodos, un fotoacoplador o un fototriac, mientras que la sección de salida también puede ser un MOSFET o un triac, entre otras variaciones.
El uso de la luz para la transmisión de señales se traduce en tiempos de respuesta muy rápidos. Además, al no tener contactos mecánicos, las piezas de contacto no se desgastan y suelen tener una vida útil más larga que los relés de contacto.
Otras características son que la entrada y la salida están completamente aisladas por un elemento aislante, por lo que es menos probable que el ruido generado en el lado de entrada se transmita al lado de salida.
Cómo Elegir un Relé Semiconductor
En primer lugar, es necesario considerar cuánta capacidad de respuesta se requiere en el circuito donde se necesita el relé y con qué frecuencia se transmite la señal. Si no se necesita una capacidad de respuesta tan alta y sólo se requiere una señalización de baja frecuencia, los relés generales de contacto suelen ser más pequeños y baratos.
Si necesita un relé semiconductor, compruebe también el valor máximo de corriente de su señal de entrada. Como los relés semiconductores son circuitos de salida que utilizan semiconductores, un flujo de corriente excesivo dañará los propios semiconductores y los inutilizará para su uso posterior.
Más información sobre los Relés Semiconductores
1.1 Comparación entre Relés Semiconductores y Relés Mecánicos
La diferencia entre los relés semiconductores y los relés mecánicos estriba en si son del tipo sin contacto o con contacto. Los relés semiconductores, también llamados relés de estado sólido, son relés sin contacto, mientras que los relés mecánicos son relés de contacto.
Los relés semiconductores sin contactos se conectan y desconectan únicamente mediante la transmisión de señales, sin cierre ni apertura mecánica en el circuito electrónico. Los relés mecánicos con contactos tienen piezas móviles integradas en el circuito y utilizan una bobina para generar una fuerza electromagnética que hace que los contactos hagan contacto y se enciendan o apaguen.
Los relés semiconductores y los relés mecánicos tienen cada uno las siguientes características y se utilizan en función de las necesidades.
- Características de los relés semiconductores
Compactos y ligeros
Larga vida útil
Funcionamiento silencioso
Funcionamiento a alta velocidad
Alta resistencia a las vibraciones
Corriente de fuga
Sensible al calor
Resistencia al encendido - Características de los relés mecánicos
Alta resistencia al aislamiento y a la alta tensión
Sin corriente de fuga
Resistencia ON casi nula
Sin ruido de funcionamiento
Desgaste de los contactos y fallo de los terminales móviles
Influencia de campos magnéticos externos
Chattering
Los relés semiconductores tienen la ventaja de que son compactos, pueden abrirse y cerrarse a altas velocidades y no sufren desgaste de contactos ni fallos como los relés mecánicos. Por otro lado, la ventaja de los relés mecánicos es que casi no tienen resistencia ON y son fáciles de utilizar en circuitos de alta tensión y potencia.
2. Relés Semiconductores para Aplicaciones de Automoción
Los automóviles están equipados con muchos relés como piezas que controlan el funcionamiento de lámparas, limpiaparabrisas, equipos de audio, motores, intermitentes, etc. Generalmente se han utilizado relés mecánicos para estos relés en los vehículos.
Sin embargo, los relés mecánicos tienen las desventajas de una vida útil limitada de los contactos y un gran espacio de instalación, y en los últimos años ha aumentado el número de dispositivos eléctricos en los vehículos debido a la necesidad de un bajo consumo de combustible y bajos costes de electricidad y a la multifuncionalidad de la tecnología avanzada, por lo que los relés tienen que ser más pequeños y ligeros.
Los relés semiconductores se han desarrollado para aplicaciones de automoción como relés que superan estas deficiencias de los relés mecánicos y los están sustituyendo gradualmente.
El uso de relés semiconductores ha permitido reducir el tamaño y el peso, lo que no sólo asegura espacio en el vehículo, sino que también contribuye a mejorar la eficiencia del combustible. Además, el desarrollo de la tecnología de semiconductores ha permitido una baja resistencia a la conexión, lo que ha hecho posible manejar altas corrientes, que habían sido un cuello de botella.