تفاوت رله و ترانزیستور

ترانزیستورها و رله ها از جمله قطعات و اجزای مهم و اساسی در برق و الکترونیک هستند که هر کدام از آن ها نقش مشخصی در کنترل مقدار جریان الکتریکی عبوری از مدار دارند. این دو قطعه، دارای ساختار متفاوتی بوده و دارای اصول عملکردی و کاربردهای متفاوت هستند. با این حال در بعضی از کاربردها همانند قطع و وصل جریان در مدارات الکترونیکی می توانند نقش مشابهی را ایفا کنند. بنابراین، این قطعات الکترونیکی در کاربردهای فناوری های مدرن و همچنین در تقویت و تامین انرژی طیف گسترده ای از سیستم های الکترونیکی بسیار مهم می باشند.

تعریف رله و ترانزیستور

در این بخش به بررسی تعاریف مربوط به این دو قطعه الکترونیکی خواهیم پرداخت:

ترانزیستور

ترانزیستور، یک قطعه ی الکترونیکی از جنس نیمه هادی است که از زمان اختراع آن در اواسط قرن بیستم تاکنون، انقلابی در حیطه الکترونیک ایجاد کرده است. ترانزیستور یک قطعه ی حالت جامد است که در انواع مختلفی از جمله پیوند دوقطبی (BJT) و اثر میدانی (FET) وجود دارد. اساس کار ترانزیستور، ارتباط بین بیس و پایه های امیتر و کلکتور است. به طوریکه با اعمال جریان کمی به پایه بیس، ترانزیستور می تواند جریان بزرگتری را بین پایانه های امیتر و کلکتور کنترل کند.

کاربرد عمومی ترانزیستورها در تقویت جریان و ولتاژ، پردازش سیگنال، کلیدزنی، رگولاتور ولتاژ و غیره می باشد. ابعاد کم، طول عمر بالا و سرعت کلیدزنی بالای ترانزیستورها، استفاده از آن ها را در الکترونیک به امری ضروری تبدیل کرده است. همچنین، از کاربردهای دیگر ترانزیستورها می توان به طراحی و ساخت گیت های منطقی (NOT – AND – OR , …) در مدارهای دیجیتال اشاره کرد. با توجه به این کاربرد اساسی، آی سی ها و پردازنده هایی که در رایانه‌ها، تلفن‌های هوشمند و در دستگاه‌های بی‌شمار دیگر وجود دارند، همگی با استفاده از ترانزیستورها طراحی و ساخته می شوند.

رله

رله یک کلید الکترومغناطیسی است که از ترکیب یک آهنربای الکترومغناطیسی و کنتاکت های مکانیکی برای کنترل جریان در مدارات الکتریکی استفاده می کند. یک رله معمولاً از یک سیم پیچ تشکیل شده است که در صورت دریافت انرژی الکتریکی یک میدان مغناطیسی ایجاد کرده و باعث می شود یک یا چند مجموعه از کنتاکت های مکانیکی جذب یا دفع شوند که به ترتیب موجب وصل و قطع جریان الکتریکی در مسیر رله خواهند شد.

یکی از ویژگی های اصلی رله‌ها، توانایی آنها در ایجاد ایزولاسیون الکتریکی بین مدار کنترل (مداری که پالس قطع و وصل می دهد، همانند PLC یا میکروکنترلرها) و مدار قدرت است. این ویژگی، موجب شده است که استفاده از رله ها در کاربردهایی که جداسازی سیگنال‌های کنترلی ولتاژ پایین از بارهای ولتاژ بالا یا جریان بالا ضروری باشد، ممکن شود. رله ‌ها در ابعاد کوچک معمولاً در بردهای الکترونیکی خودرو و لوازم خانگی استفاده می شوند. همچنین، در ابعاد بزرگتر می توانند به عنوان کنتاکتور در قطع و وصل ولتاژها و جریان های بالا در سیستم های اتوماسیون صنعتی و توزیع برق مورد استفاده قرار گیرند.

تفاوت های رله و ترانزیستور

در این بخش، تفاوت های اساسی رله و ترانزیستور مورد بررسی قرار می‌گیرد:

1) اصول عملکرد

تفاوت اساسی بین ترانزیستورها و رله ها در اصول عملکرد آنها می باشد. ترانزیستورها قطعات نیمه هادی حالت جامد هستند که عملکرد اساسی آن ها تقویت جریان عبوری از بیس در مسیر کلکتور به امیتر است، در حالی که رله ها از سیم پیچ های الکترومغناطیسی و کنتاکت های مکانیکی برای کنترل جریان استفاده می کنند.

2) ایزولاسیون

رله ها دارای ایزولاسیون الکتریکی بین مدارات کنترل و قدرت می باشند و برای اتصال سطوح ولتاژ مختلف مناسب هستند. در حالیکه ترانزیستورها برای ایجاد ایزولاسیون بین مدارات کنترل و قدرت، نیازمند المان های ایزوله ساز همانند اپتوکوپلر می‌باشند.

3) قدرت کلیدزنی

رله ها برای قطع و وصل جریان ها و ولتاژهای بالا عالی هستند که موجب می‌شود برای کاربردهای با توان بالا گزینه بسیار مناسبی باشند. با این حال، ترانزیستورها برای کاربردهای با توان کم تا متوسط مناسب‌ترند، البته  ترانزیستورهای پرقدرت برای اهداف خاصی وجود دارند. همچنین، سرعت کلیدزنی ترانزیستورها بسیار سریعتر از رله ها می باشد.

4) دوام و طول عمر

رله ها دارای قطعات متحرک (کنتاکت های مکانیکی) هستند که می توانند در طول زمان فرسوده شوند و عمر آنها کمتر است. ترانزیستورها، به عنوان اجزای حالت جامد، معمولاً طول عمر بیشتری دارند و می توانند به طور مؤثرتری در کلیدزنی های با فرکانس بالا استفاده شوند.

5)کاربردها

ترانزیستورها عموما برای تقویت سیگنال، ایجاد منطق دیجیتال و ساخت مدارات مجتمع استفاده می‌شوند، در حالی که رله ها برای کلیدزنی برق، ایزولاسیون الکتریکی و کنترل روشن و خاموشی دستگاه ها ضروری هستند.

در نتیجه، ترانزیستورها و رله ها دو قطعه اساسی در برق و الکترونیک هستند که هر کدام به طور منحصر به فردی در کاربردهای مختلف نقش دارند. ترانزیستورها از خواص نیمه هادی برای پردازش و تقویت سیگنال و قطع و وصل جریان الکتریکی استفاده می کنند و رله ها از قطع و وصل مکانیکی با سرعت پایین تر از ترانزیستور ولی با قابلیت ایزوله سازی بخش کنترل و قدرت عمل می کنند.

جمع بندی

در این مقاله، ابتدا توضیحاتی در مورد تعاریف اساسی ترانزیستورها و رله ها ارائه گردید و سپس تفاوت های اصلی بین این دو قطعه به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت.

تمامی موارد فوق را به صورت عملی همراه با نکات تجربی دیگر در مورد رله ها و ترانزیستورها و نکات عملی مربوط به آنها به طور کامل در دوره جامع منبع تغذیه و اینورتر بررسی کرده ایم.

در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.