干簧管继电器

用于电控制的器件

干簧管继电器是用于电控制的器件。

工作原理

干簧管又称簧片开关或磁簧开关，它是由WesternElectric 公司在1940 年发明的一种气密式密封的磁控机械开关，可以作为磁接近开关或者继电器使用，比一般机械开关体积小、速度高、工作寿命长，与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。干簧管的结构一般有两种，具体如图1 所示。干簧管内部由一对由磁性材料制造的弹性磁簧组成，磁簧密封于充有惰性气体的玻璃管中，磁簧端面互迭，但留有一条细间隙。磁簧端面触点镀有一层贵金属铑或钌，使开关性能稳定并延长使用寿命。

在无磁场作用时，玻璃管中的两个簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。在实际运应用中，通常使用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以又被称为“磁控管”。

基本介绍

继电器作为一种常用的控制组件，可以用较小的电流来控制较大的电流，用低电压来控制高电压，用直流电来控制交流电，并可实现控制电路与被控制电路的隔离，在自动控制、遥控、保护电路等方面得到广泛的应用。传统的电磁继电器是利用输入电路内电路在电磁铁铁芯与衔铁间产生的吸力作用而工作的一种电气继电器，这种继电器体积大、动作慢、可靠性和寿命很有限。随着电子电器向小型化、微型化方向发展，对继电器提出了新的要求，干簧继电器作为一种新型继电器，在很多方面可满足这种发展的需要。

性能特点

1、高可靠性

一般继电器的故障率制定为50ppm，因此为满足这个要求，干簧开关的质量水平要比50ppm 的要求高得多。可到目前为止，尚未有任何一个机电器件能够达到这样的质量水平。

2、高安全性

干簧管开关具有优良的绝缘性能。这种开关的绝缘电阻最高可达1015Ω，也就是其漏电流可以达到10-15A 的水平。这样特低的漏电水平在医疗电子设备中有着广泛的应用，比如插入人体的探针或心脏起博器，因为这些设备要求不能有任何漏电流接近心脏，即使微安或亚微安的电流就能改变心脏关键部位的电学性能。

3、高适应性

干簧传感器是密封的，由于干簧管的开关组件被气密式密封于一惰性气体中，因此它不会与外界环境接触，所以几乎能工作于任何环境而对湿度不敏感、不受外界空气干扰等；同时干簧管对环境温度没有特殊的要求，具有很广的温度适应能力：典型的工作温度范围可以从-50℃到+150℃，且无需特别的附加条件、限制或费用。

4、超长寿命

因为干簧管是无磨损组件，没有采用滑动组件，所以不会出现金属疲劳现象，确保实际上无极限的机械使用寿命。同时，由于其用惰性贵金属铑做成的触点，熔点高，能够减少电弧发电对触点表面的损耗，因此更能耐磨损，能维持更长的工作寿命。一般的干簧管在低级负载（在10mA 时低于5V 及更低）下工作次数可达百万次(OKI 系列干簧管的寿命一般保证在1 亿次以上)。这相当于半导体微细加工器件的数字。

5、结构紧凑、体积微小

干簧管能够安装在有限的空间，很适用于微型化设备。目前干簧管的最小尺寸已经达到Ф2.0×11.0mm。

6、优越的电性能

干簧开关具有一系列优异的电性能，比如其触头在导通时有极低的导通电阻，典型值低到50mΩ；其直接开关信号范围可以从几纳伏到上千伏，电流从飞安到安，频率从直流到6GHz 等。

7、高速度操作

由于每一可动组件只具有非常小的重量，因此操作速度很高，使干簧管成为能用于晶体管电路或集成电路的一种组件。

应用

干簧管继电器目前已经被广泛应用于自动控制系统的诸多领域，如机械、汽车、电子、电力、石油、化工、办公自动化、通讯等工程中；特别在军事领域，高压干簧继电器是与国防现代化武器装备配套的关键元器件。

发展前景

我国目前尽管有生产干簧管的厂家，但是密封干簧管的玻璃一般采用的是DB－404 铂组电真空玻璃，这种玻璃在应用上已不能满足实际的需要。这一方面是由于该种玻璃组成中含有近30[%]的铅，而含铅玻璃在电子领域的应用已被欧盟RoHS 指令明确禁止；另一方面在于这种玻璃无法满足红外封接的性能要求。所以，目前我国干簧管用电真空玻璃严重依赖于进口，然而，进口的玻璃材料由于其热膨胀系数与国内的铁镍合金丝的膨胀系数不完全一致(如德国肖特公司的干簧管玻璃的热膨胀系数无一例外为8.7～8.9×10-7/℃)，经常导致产品的漏气和破坏，严重阻碍了我国干簧继电器的发展。

因此，我国在干簧继电器的开发应用以及组成材料的研究方面相比国外还有较大的差距，而研究干簧管所需的电真空玻璃成为其中的关键，最新文献表明，中南大学材料科学与工程学院已经在干簧管所用材料方面有了很大突破，目前所研制的材料已提交相关厂家进行产品试制。

干簧继电器由于其独特的一系列优点使得其具有非常广泛的用途，随着微电子技术的不断发展，对干簧继电器的要求也越来越苛刻，不含铅等有毒物质、超小型、高可靠性的继电器将成为市场新宠。

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