電子スイッチ

電子工学において、電子スイッチとは、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のことである。可動部品を使用しないため、これらは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、オンとオフという2つの状態を切り替える際に、電気回路内の経路の導電率を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みなされます。

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様々な装置は、「スイッチ」と呼ばれ、これ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または切断する方法に類似している。

従来のリレーは、電流によって制御される電磁石を用いて機械的なスイッチング機構を動作させる電気機械式スイッチです。他の動作原理も用いられています（例えば、1971年に発明されたソリッドステートリレーは、可動部品を使わずに電力回路を制御し、代わりに半導体素子（多くの場合、シリコン制御整流器またはトライアック）を用いてスイッチングを行います）。

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。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備えられています。このように、「交換」という用語は電気通信ネットワークに適用され、公衆交換電話網のように、終端ノード間の通信に専用回線を提供する回線交換方式のネットワークを意味します。

その後、 「スイッチ」という用語は、トランジスタや論理ゲートなど、出力状態を論理状態間で切り替えたり、異なる信号線を接続したりする機能を持つ、さまざまなデジタルアクティブデバイスを指すようになった。

これらの用法に共通する特徴は、オンかオフ、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といった二値の状態を制御するデバイスを指している点です。

スイッチには、増幅率や力率、電源の種類、材質など、さまざまな特性に基づいて分類できる多種多様な種類があります。

• 真空管は高電圧用途にも使用できる。

• ダイオードは、順方向バイアスが印加された時のみ大きく導通し、それ以外の場合は実質的に遮断されている（高インピーダンス）スイッチとして扱うことができる。ショットキーダイオードや1N4148など、スイッチング状態を素早く変化させることができる特定のタイプのダイオードは、「スイッチングダイオード」と呼ばれる。
• トランジスタはスイッチとして動作させることができる。バイポーラ接合トランジスタ（BJT）の動作における遮断領域と飽和領域は、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る。
• デジタル回路で最も広く使用さ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）です。^{[ 2 ]}
• アナログスイッチは、伝送ゲート構成の2つのMOSFETトランジスタをスイッチとして使用し、リレーとよく似た動作をするが、電気機械式リレーと比較していくつかの利点といくつかの制限がある。
• 電源装置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、スイッチのように機能し、電力の流れを交互に許可したり遮断したりする。
• ホールスイッチは、アナログホール効果と閾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。
• この光アイソレータは、フォトトランジスタで受信される電流によって制御されるLEDからの光を利用して、電気的に絶縁された回路を切り替える。
• 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る。
• シリコン制御整流器（SCR）は、電力制御用途（例えばモータドライバ）における高速スイッチングに使用できる。
• トライアック（三極交流）は、2つのSCRを逆向きに接続したものに相当し、双方向スイッチング素子である。
• DIACはダイオードACスイッチの略です。
• 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素子である。
• 電子スイッチは、抵抗膜式または容量膜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る。
• 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、発振器から電力制御、入力制御に至るまで、あらゆる種類の一般用途および産業用途で使用されています。

• リレー