Relais vs transistors : choisir le meilleur outil pour le travail

Pour bien accomplir une tâche, vous avez besoin des outils pour la mener à bien. Mais dans la vie, le bon outil ou composant n'est pas toujours évident. Par exemple, si vous devez enfoncer un clou, un marteau fonctionne très bien. Mais pour couper un morceau de bois, vous pourriez utiliser une scie à table, une scie à onglet, une scie sauteuse, une scie égoïne, une défonceuse, un couteau, une découpeuse laser, ou bien d'autres appareils. Ils coupent tous le bois, mais certains peuvent être beaucoup plus efficaces que d'autres pour des tâches spécifiques.

Le monde de l'ingénierie connaît bien cette lutte, et les transistors et relais en sont un parfait exemple. Nominalement, les deux dispositifs accomplissent la même tâche—ils interrompent et rétablissent le flux de courant—mais ils utilisent des méthodes très différentes. Selon votre expérience et votre domaine, vous pouvez opter par défaut pour l'un ou l'autre, mais chaque dispositif a ses propres avantages et inconvénients. Pour évaluer lequel fonctionnera le mieux pour votre application, il est important de comprendre les détails des caractéristiques de chaque dispositif.

Relais Fiables

Les relais sont une technologie éprouvée, et ils commutent physiquement les contacts comme si vous actionniez vous-même un interrupteur. En général, ils utilisent un interrupteur à lames électromagnétique pour permettre à un petit signal électrique de commuter des tensions beaucoup plus élevées.
 
Les relais diffèrent des transistors de plusieurs façons essentielles. Voici cinq de leurs plus grandes différences :

• Les relais supportent des charges de courant et de tension beaucoup plus élevées.
• Les relais peuvent commuter des charges quel que soit le circuit interne de l'appareil.
• Les relais peuvent gérer des charges en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC).
• Les relais ne fuient pas de courant. Un relais est entièrement allumé ou éteint.
• Les relais présentent une très faible résistance. D'un point de vue électrique, un relais fermé est pratiquement identique à un fil non interrompu.

Transistors : Vitesse et Simplicité

Les transistors permettent au courant de circuler entre le collecteur et l'émetteur, contrairement à un interrupteur marche/arrêt. Ils n'utilisent aucune pièce mobile. Au lieu de cela, lorsque la tension positive est présente, le transistor varie la conductivité du matériau du transistor. Voici huit caractéristiques spécifiques des transistors, contrairement aux relais :

• Ils sont beaucoup plus rapides que les relais. Les plages de commutation sont généralement dans la gamme des nanosecondes (10-9 seconde), plusieurs ordres de grandeur plus rapides que le relais équivalent.
• Les transistors peuvent se comporter comme des dispositifs analogiques, permettant l'amplification de signal.
• Ils sont beaucoup plus petits que le relais équivalent.
• Les transistors sont silencieux et ne signalent pas s'ils sont activés.
• Vous pouvez utiliser un transistor pour permettre à un signal de commuter une charge plus grande, mais ce n'est pas entièrement indépendant. Les concepteurs doivent en savoir plus sur le dispositif commuté que lors de l'utilisation d'un relais.
• Vous devrez spécifier correctement votre transistor, tandis que les relais peuvent tolérer une large gamme de types de puissance.
• Ils sont bon marché.
• Vous ne pouvez pas utiliser un transistor avec du courant alternatif (AC).

Composants électroniques similaires

Les transistors et relais typiques ont des applications pratiquement illimitées, mais ces solutions spécialisées accomplissent des tâches similaires.

• Relais à semi-conducteurs : Un type de combinaison entre un relais conventionnel et un transistor, ces relais commutent une charge en utilisant une LED activée par le circuit de commande. La LED active un MOSFET activé par la lumière qui contrôle la charge. Ces dispositifs sont silencieux, commutent en une milliseconde ou moins, et sont plus fiables que les relais conventionnels.
• Contacteur : Les relais contacteurs sont optimisés pour la commutation de grands courants, comme le démarrage de moteurs électriques. Ces dispositifs n'ont généralement que des contacts NO.
• TRIAC : Abréviation de « triode pour courant alternatif », le TRIAC est un dispositif à semi-conducteurs qui permet au courant de circuler dans les deux directions à travers deux bornes principales. Une broche de gâchette active ces dispositifs.
• Puce d'ordinateur : Vous ne souhaitez peut-être pas développer votre propre dispositif informatique à partir de zéro, mais il vaut la peine de noter que ces puces intègrent des milliards de transistors dans un boîtier qui peut facilement tenir dans votre paume. C'est une merveille de miniaturisation.

Quand utiliser des relais et des transistors

Pour des charges très élevées ou inconnues, un relais est votre meilleure et plus pratique option. Choisissez un transistor pour des charges plus petites, lorsque la consommation d'énergie est importante, ou si vous devez commuter quelque chose des millions ou des milliards de fois. Pour une solution spécialisée, les appareils supplémentaires décrits offrent d'autres options.
 
Un ingénieur réfléchi réévalue occasionnellement ses composants et méthodes choisis. Peut-être qu'un SSR pour votre application est indisponible ou trop coûteux. Ou peut-être qu'un client continue d'essayer de piloter une charge inappropriée avec la sortie de votre transistor. Quel que soit votre défi, considérez que votre solution parfaite n'est peut-être pas l'outil standard sur lequel vous avez toujours compté.