V elektrotechnickej či elektronickej praxi sa denno denne stretávame s potrebou spínania obvodov, či rôznych zariadení a strojov. Túto funkciu majú bežne na starosti elektromechanické stykače, ktorých vzhľad a konštrukčné spracovanie nápadne pripomína klasické relé. Podobnosť v tomto prípade nie je však náhodná, nakoľko priamo vychádza s ich princípu fungovania. Privedením napätia o určitej veľkosti, ktorá je daná počtom závitov cievky určujúcim jej pracovné napätie na vývody cievky sa začne vytvárať elektromagnetické pole, ktoré vplýva na jej železné jadro. To následne pritiahne kovovú kotvu, ktorá je spojená mechanicky zo spímacími a rozpínacími kontaktami relé. Tento princíp je obdobný aj u stykača, kde magnetizmus pôsobý na malú časť jadra, ktoré je umiestnené na silnej pružine s pohybujúcimi sa kontaktaktami, ktoré majú na starosti zopnutie či rozopnutie obvodu.

Mechanická konštrukcia stykača.

Mechanická konštrukcia relé.

Veľkou výhodou polovodičového relé (SSR) v porovnaní s klasickým elektromagnetickým relé (EMR), alebo stykačom je jeho bezhlučná prevádzka a prakticky žiadne opotrebenie, nakoľko neobsahujú žiadne mechanické prvky. Jedinou nevýhodu je nutnosť chladenia tohto spínacieho prvku vzhľadom k veľkosti spínaného prúdu.

Výhody použitia polovodičových relé oproti elektromechanickým relé a elektromechanickým stykačom.

• Prirodzene menší a tenší konštrukčný profil ako má mechanické relé, či stykač podobnej špecifikácie, čo umožňuje tesnejšiu montáž.

• Úplne tichý chod.

• SSR sa prepínajú rýchlejšie ako elektromechanické relé; spínací čas typického opticky viazaného SSR závisí od času potrebného na zapnutie a vypnutie LED - rádovo od mikrosekúnd po milisekundy.

• Vysoká životnosť, aj keď je mnohokrát aktivované, tak vzhľadom na to, že nie sú potrebné žiadne opotrebiteľné pohyblivé časti a žiadne kontakty, ktoré by mohli spôsobiť poškodenia kontaktov.

• Výstupný odpor zostáva konštantný bez ohľadu na rozsah použitia.
• Spínanie v nule.
• Čistá a bezporuchová prevádzka.

• Žiadne iskrenie, čo umožňuje jeho použitie aj vo výbušnom prostredí, kde je kritické, aby pri prepínaní nevznikla iskra.

• Je oveľa menej citlivé na skladovacie a prevádzkové prostredie, ako sú mechanické otrasy, vibrácie, vlhkosť a vonkajšie magnetické polia.

Nevýhody použitia SSR polovodičových relé.

• V zopnutom stave majú vyšší odpor (generujúci teplo) preto je nutné použiť aktívne, alebo pasívne chladenie.

• Ak je výstup neaktívny má nízky odpor a môže nastať problém so zvodovým prúdom (zvyčajne v rozsahu μA).

• Napäťová / prúdová charakteristika nie je lineárna (nie čisto odporová), do istej miery sa skresľuje spínané tvary vĺn. Elektromechanické relé má nízky ohmický (lineárny) odpor súvisiaceho mechanického spínača, keď je aktivovaný, a mimoriadne vysoký odpor vzduchovej medzery a izolačných materiálov, keď je otvorený.

• Niektoré typy majú výstupné obvody citlivé na polaritu. Polarita nemá žiaden vplyv na elektromechanické relé, či stykače.

• Možnosť falošného spínania kvôli prechodom napätia (kvôli oveľa rýchlejšiemu prepínaniu ako mechanické relé).

• Pre obvod spínania brány (Gate) je potrebné izolované napájanie.

• Vyšší prechodný čas spätného zotavenia (T_rr) v dôsledku prítomnosti diódy v zapojení.

• Určitá tendencia zlyhania "skrat" spínacieho prvku na výstupe / výstupoch.

Praktické zapojenie SSR relé

Na úvod - toto zapojenie nie je vhodné pre spínanie DC (jednosmernej) záťaže. Pre takéto spínanie sa používa zapojenie s MOSFET tranzistorom ako spínacím prvkom.

Na spínací vstup  (pin 1, 2) optoizolátora (IC1) z ľubovoľného jednosmerného obvodu sa privedie spínacie napätie. Treba podotknúť, že takto navrhnutý spínací vstup je dobré opatriť zrážacím rezistorom, aby nedošlo k poškodeniu optočlenu. Rovnako je vhodné doplniť toto zapojenie ešte pred vstupom napäťovým stabilizátorom napr. 7805, čo vám umožní privádzať na vstup spínacie napätie o veľkosti 5 až 30V_DC- Pokiaľ stabilizátor nepoužijete je možné spínanie napájať napr. z mikrokontroléra. Pin 2 na IC1 je uzemnený - GND. Pin 6 na IC1 je pripojený k vývodu T2 Triaku cez odpor R1 a pin 4 smeruje na vývod gate triaku T1. Na obmedzenie rýchlosti spínania triaku T1 je pridaný tlmiaci obvod (R2-C1).

Keď prúd prechádza vnútornou LED diódou v IC1, aktivuje sa interný diac a diac následne vyšle hradlový impulz na  T1 cez vývod gate. Optická väzba umožňuje, aby bol riadiaci obvod elektricky izolovaný od záťaže. Teraz je T1 v zopnutom stave, a na výstupe triaku T1 sa objaví sieťové napätie.

Pretože v zopnutom stave prechádza triakom T1, nebezpečné sieťové napätie, nedotýkajte sa vnútorných častí, keď je pripojené sieťové napätie na vstupe! Nižšie  je schéma zapojenia SSR.

Schéma zapojenia jednoduchého SSR relé.

Datasheet použitého triaku BT136.