電子スイッチ

電子工学において、電子スイッチは能動的な電子部品またはデバイスによって制御されるスイッチである。可動部品を使用しないため、ソリッドステートスイッチと呼ばれ、機械式スイッチと区別される。^[1]

電子スイッチは、オンとオフの 2 つの状態を切り替えるときに、電気回路内の経路の導電性を2 つの極端な状態の間で劇的に変化させるため、バイナリデバイスと見なされます。

多くの人々は、機械式スイッチが 2 つの導体間で電子が流れる経路を接続および切断するのと同様に、電気機器間の信号や通信経路を概念的に接続または切断するさまざまなデバイスを「スイッチ」と呼ぶために換喩を使用します。

従来のリレーは、電流によって制御される電磁石を使用して機械的なスイッチング機構を操作する電気機械スイッチです。他の動作原理も使用されます (たとえば、1971 年に発明されたソリッド ステート リレーは、可動部品を使用せずに電力回路を制御し、代わりに半導体デバイス (多くの場合、シリコン制御整流器またはトライアック) を使用してスイッチングを実行します)。

初期の電話システムでは、電磁的に作動するストロージャースイッチを使用して電話の発信者を接続していましたが、その後の電話交換機には1 つ以上の電気機械式クロスバースイッチが含まれています。したがって、「交換」という用語は通信ネットワークに適用され、公衆交換電話網などのエンドノード間の通信に専用回線を提供する回線交換ネットワークを意味します。

スイッチという用語は、その後、出力状態を論理状態間で変更したり、異なる信号線を接続したりする機能を持つトランジスタや論理ゲートなどのさまざまなデジタルアクティブデバイスに広がりました。

これらすべての用法の共通点は、オンまたはオフ、閉じているか開いているか、接続されているか接続されていないか、導通しているか導通していないか、低インピーダンスか高インピーダンスかのいずれかのバイナリ 状態を制御するデバイスを指すことです。

ダイオードは、順方向バイアスがかかっている場合にのみ大きく導通し、それ以外の場合は実質的に切断されている (高インピーダンス)スイッチとして扱うことができます。ショットキー ダイオードや1N4148など、スイッチング状態をすばやく変更できる特定のダイオード タイプは、「スイッチング ダイオード」と呼ばれます。

真空管は高電圧用途に使用できます。

トランジスタはスイッチとして動作できます。バイポーラ接合トランジスタ (BJT) のカットオフ動作領域と飽和動作領域は、それぞれ閉じたスイッチと開いたスイッチとして扱うことができます。

デジタル回路で最も広く使われている電子スイッチは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）である。 ^[2]

アナログスイッチは、トランスミッション ゲート配置の2 つのMOSFETトランジスタをスイッチとして 使用し、リレーのように動作します。電気機械式リレーに比べて、いくつかの利点と制限があります。

電源ユニットなどのスイッチング電圧レギュレータ内のパワートランジスタは、スイッチのように使用され、電力の流れを交互に許可したりブロックしたりします。

ホール スイッチは、アナログホール効果としきい値検出を組み合わせて磁気的に動作するスイッチを生成するホール センサーの一種です。

オプトアイソレータは、フォトトランジスタが受信する電流によって制御されるLEDからの光を使用して、ガルバニック絶縁回路を切り替えます。

絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT) は、 BJTとパワー MOSFETの利点を兼ね備えています。

シリコン制御整流器( SCR) は、電力制御アプリケーションの高速スイッチングに使用できます。

TRIAC (TRIode AC)は、2 つの背中合わせの SCR に相当する双方向スイッチング デバイスです。

DIACはDIode AC Switch の略です。

ゲートターンオフサイリスタ(GTO) は、バイポーラスイッチングデバイスです。

電子スイッチは、抵抗膜方式や静電容量方式の タッチスクリーンなど、物理的な接触によって補助される複雑な構成で構成される場合もあります。

ネットワーク スイッチは、コンピュータ ネットワーク内のコンピュータの異なるポート間の接続を再構成します。

電子スイッチは、あらゆる種類の一般的な用途や産業用途で使用されています。

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