繼電器的機型、樣式與搭載技術十分多元，您的應用可能只適用一種繼電器，也可能適用多種繼電器。只要了解各種繼電器的運作原理及其優缺點，就能選出最合適的款式。下列段落將說明幾種常見繼電器的運作原理，並闡述其優缺點。
機電繼電器
機電繼電器主要由線圈、電樞與電子接點所組成。其基本原理是線圈通電後會產生磁場並推動電樞，進而開啟或關閉接點。如圖1所示。
圖1：機電繼電器：電流通過線圈時會產生磁場，並推動接點間的電樞
機電繼電器支援多種訊號特性，諸如低電壓／電流、高電壓／電流、直流與GHz頻率等，因此您可輕易找到訊號特性符合系統需求的機電繼電器。通過機電繼電器中驅動電路的直流電都與繼電器接點隔離，而各接點之間也都彼此隔離。若系統需要具備電流隔離特性，就非常適合使用機電繼電器。
機電繼電器上的接點通常都比其他繼電器大，也更為堅固耐用。由於機電繼電器的接點較大，因此更能承受電路或連接線中寄生電容意外產生的浪湧電流。然而，接點較大，就代表整個組合的體積也變大了，因此無法密集安裝在切換器模組上。
雖然機電繼電器的機械構造有助於提高切換彈性，但這種切換器有個重大弱點：速度有限。機電繼電器的速度筆其他繼電器慢，切換與穩定時間大概是5~15ms。這樣的運作速度對某些應用來說太慢了。
機電繼電器上的接點通常都比其他繼電器大，也更為堅固耐用。由於機電繼電器的接點較大，因此更能承受電路或連接線中寄生電容意外產生的浪湧電流。然而，接點較大，就代表整個組合的體積也變大了，因此無法密集安裝在切換器模組上。
雖然機電繼電器的機械構造有助於提高切換彈性，但這種切換器有個重大弱點：速度有限。機電繼電器的速度筆其他繼電器慢，切換與穩定時間大概是5~15ms。這樣的運作速度對某些應用來說太慢了。
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機電繼電器的機械壽命通常比其他繼電器短，隨著科技日新月異，機電繼電器的機械壽命也延長了，但致動效能還是比不上同級的簧片繼電器。機電繼電器與其他繼電器一樣，整體的使用壽命很容易受到功率切換量與其他系統考量所影響，實際上，機電繼電器的機械壽命可能不及簧片繼電器，但在相同的負載下（尤其是電容性負載），其電子使用壽命衰退率通常低於簧片繼電器。相較於同級簧片繼電器，機電繼電器的接點更大、更堅固、也更耐用。
機電繼電器分為鎖存式（latching）與非鎖存式（non-latching）兩種，以非鎖存式繼電器而言，連續性電流必須流經線圈，以便讓繼電器保持啟動。而使用這種繼電器的應用時，繼電器通常都必須在停電時自動返回安全狀態。大多數超低電壓應用則會使用鎖存式繼電器，其原理是使用永久磁鐵來維持電樞的目前位置，因此即使線圈中已無驅動電流也不會有影響。由於線圈不會因發熱而產生熱電動勢（EMF）並影響量測結果，鎖存式繼電器極適合於超低電壓應用。 |
機電繼電器可用於多種切換器模組，而由於這種繼電器十分堅固耐用，因此適用於多種應用（尤其是不甚講究切換速度的應用）。機電繼電器的多功能特性也適用於各種切換設定，例如通用模組、多工器模組與矩陣模組。
簧片繼電器
雖然簧片繼電器與機電繼電器都配備實體接點，並且可以使用機械啟動的方式來開啟或關閉路徑，但兩者的運作原理卻有所不同。簧片繼電器的接點尺寸遠小於機電繼電器，而數量也相對較少。乾式簧片繼電器由圍繞著簧片切換器的線圈所組成，簧片切換器包含兩片密封於玻璃管中的強磁性葉片（稱為簧片），玻璃管內充滿惰性氣體。簧片的重疊端上有接點，當線圈通電時兩片簧片會受到牽引，使接點互相接觸，並形成通過繼電器的通路。而一旦線圈停止通電，簧片的彈力就會分開接點。如圖2所示。
圖2：乾式簧片繼電器：電流通過線圈時會產生磁場，進而牽引兩片簧片並使接點互相接觸。
由於簧片繼電器的接點較小、數量較少且啟動機制不同，因此切換速度是同級機電繼電器的10倍之多。簧片繼電器的機械使用壽命較機電繼電器長，但其接點面積較小，因此容易在關閉電路時被電弧損壞。電弧在各接點間跳動時，往往會造成一小部分的接點表面熔化，如果接點在熔化區塊重新凝固時仍處於關閉狀態，接點就可能焊接在一起。驅動電流關閉後，簧片的彈力通常不足以斷開焊接，從而造成繼電器無法使用。雖然機電繼電器也可能因電弧而受損，但能量要夠大才有可能造成損害。
由於簧片繼電器非常容易發生接點損壞，因此需要特別小心系統電容產成的浪湧電流（Inrushcurrent）。繼電器與電容之間的串聯阻抗（如電阻或磁體）可以控制浪湧電流。系統中的任何電容都可能產生浪湧電流，無論此電流是來自無功（reactive）待測裝置或抗雜式連接線。
簧片繼電器採用強磁性材質，比同級機電繼電器更容易產生嚴重的熱電動勢，並引發過多雜訊且造成量測結果出錯，因此不適合超低電壓應用。
簧片繼電器尺寸較小且速度極快，非常適合多種切換應用。簧片繼電器多半用於矩陣與多工器模組中，通用模組較少使用簧片繼電器。
由於簧片繼電器非常容易發生接點損壞，因此需要特別小心系統電容產成的浪湧電流（Inrushcurrent）。繼電器與電容之間的串聯阻抗（如電阻或磁體）可以控制浪湧電流。系統中的任何電容都可能產生浪湧電流，無論此電流是來自無功（reactive）待測裝置或抗雜式連接線。
簧片繼電器採用強磁性材質，比同級機電繼電器更容易產生嚴重的熱電動勢，並引發過多雜訊且造成量測結果出錯，因此不適合超低電壓應用。
簧片繼電器尺寸較小且速度極快，非常適合多種切換應用。簧片繼電器多半用於矩陣與多工器模組中，通用模組較少使用簧片繼電器。
固態繼電器（SolidStateRelay，SSR）
固態繼電器使用配備LED的光感應MOSFET裝置來啟動裝置。如圖3所示。
圖3：固態繼電器（SSR）：LED所發出的光線可啟動光感應MOSFET，並讓電流通過。
其切換時間視開關LED電源的時間長短而定（一般約為1ms與0.5ms），由此原理可看出，固態繼電器的切換速度高於機電繼電器。固態繼電器無機械零件，使用壽命較機電繼電器或簧片繼電器高。
由於LED的致動功能可於控制電路與MOSFET之間提供電流隔離，因此適用於高電壓應用。然而因為MOSFET會在此期間執行切換作業，所以其接點不具有電流隔離作用。若MOSFET不再具有閘極門驅動（gatedrive），MOSFET上的汲源極間通道將具有極高的電阻，可形成接觸點之間的斷路。
固態繼電器的連線主要透過電晶體執行，不像機電繼電器與簧片繼電器那樣使用實體金屬，因此接觸電阻較高。雖然繼電器的接觸電阻已因科技進步而持續改善，然而目前製程中電阻超過100Ohm的繼電器仍然很普遍。
固態繼電器的堅固程度不如機電繼電器，如果使用時的訊號準位超過標準，固態繼電器往往會像簧片繼電器一樣因浪湧電流而損壞。雖然固態繼電器並沒有會熔化的金屬接點，但如果MOSFET遭到破壞，繼電器也就無法使用了。
由於LED的致動功能可於控制電路與MOSFET之間提供電流隔離，因此適用於高電壓應用。然而因為MOSFET會在此期間執行切換作業，所以其接點不具有電流隔離作用。若MOSFET不再具有閘極門驅動（gatedrive），MOSFET上的汲源極間通道將具有極高的電阻，可形成接觸點之間的斷路。
固態繼電器的連線主要透過電晶體執行，不像機電繼電器與簧片繼電器那樣使用實體金屬，因此接觸電阻較高。雖然繼電器的接觸電阻已因科技進步而持續改善，然而目前製程中電阻超過100Ohm的繼電器仍然很普遍。
固態繼電器的堅固程度不如機電繼電器，如果使用時的訊號準位超過標準，固態繼電器往往會像簧片繼電器一樣因浪湧電流而損壞。雖然固態繼電器並沒有會熔化的金屬接點，但如果MOSFET遭到破壞，繼電器也就無法使用了。
FET切換器
FET切換器和固態繼電器一樣，都不是機械裝置。FET切換器使用一系列CMOS電晶體以建置切換功能。其控制電路的原理則與固態繼電器不同，可直接驅動電晶體閘極而不需驅動LED。由於開啟/關閉LED的時間不會構成問題，因此直接驅動電晶體閘極可達到更快的切換速度。FET切換器是本文中速度最快的切換器。由於封裝中並不包含機器零件或LED，因此FET切換器可擁有極小的尺寸。FET切換器的主要限制之一是缺乏實體的隔離障礙，因此僅能搭配使用低電壓訊號。
由於此切換器為FET架構，因此優缺點均與SSR類似。舉例來說，FET切換器的使用壽命極長，但路徑電阻也遠高於機電繼電器或簧片繼電器。FET切換器常見於多工器設定，適用於更高速的低電壓應用。
由於此切換器為FET架構，因此優缺點均與SSR類似。舉例來說，FET切換器的使用壽命極長，但路徑電阻也遠高於機電繼電器或簧片繼電器。FET切換器常見於多工器設定，適用於更高速的低電壓應用。
摘要本文主要講解了幾種常用的繼電器及其工作原理。機電繼電器是相當良好的通用式解決方案，然而封裝尺寸、切換速度與機械使用壽命均受到限制。簧片繼電器的封裝尺寸、密度與速度均有所改善，但就可能產生浪湧電流的環境而言，耐用度較差。SSR是一種可以替代機械式繼電器的優良選擇，但其路徑電阻較高，而且各接點間無法完全隔離。FET切換器則為高速、低成本的解決方案，但只能用於低電壓應用中。不論是那一種應用，您應該在決定採用哪一種繼電器之前先考慮所有系統參數，以滿足個人應用的需求。
註：雖然本文大部分的結論適用於所有的繼電器應用，但文件內容主要針對自動化測試設備（ATE）應用，並闡述選擇各種切換器模組用繼電器時需要考量的因素。 |
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