دور مرحلات الحالة الصلبة
مرحلات الحالة الصلبة هي في الواقع أجهزة تبديل بدون تلامس، تتميز بخصائص ترحيل تستخدم أشباه الموصلات لتحل محل التلامسات الكهربائية التقليدية كأجهزة تبديل. مرحلات الحالة الصلبة أحادية الطور هي جهاز نشط بأربعة أطراف، منها طرفان للتحكم في الإدخال، وطرفان للإخراج، وبين الإدخال والإخراج. للعزل البصري، بعد أن يضيف طرف الإدخال إشارة تيار مستمر أو نبضية إلى قيمة تيار معينة، يمكن تحويل طرف الإخراج من حالة إيقاف التشغيل إلى حالة تشغيل. يتميز مرحل الحالة الصلبة المخصص بوظائف حماية من قصر الدائرة، والحماية من الحمل الزائد، والحماية من ارتفاع درجة الحرارة، كما أن حزمة المعالجة المنطقية المركبة تُمكّن من توفير الوحدة الذكية التي يحتاجها المستخدم، والتي يمكن استخدامها مباشرةً في نظام التحكم.
مميزات مرحلات الحالة الصلبة
مرحلات الحالة الصلبة هي مفاتيح إلكترونية غير تلامسية تتميز بخاصية عزل. لا توجد أجزاء تلامسية ميكانيكية أثناء عملية التبديل. لذلك، بالإضافة إلى وظائف المرحلات الكهرومغناطيسية نفسها، تتوافق مرحلات الحالة الصلبة أيضًا مع الدوائر المنطقية، ومقاومة للاهتزازات والصدمات الميكانيكية، وتتميز بمواقع تركيب غير محدودة. تتميز بأداء جيد في مقاومة الرطوبة والعفن والتآكل، وأداء ممتاز في مقاومة الانفجار وتلوث الأوزون، وطاقة دخل منخفضة، وحساسية عالية، وقدرة تحكم منخفضة، وتوافق كهرومغناطيسي جيد، وضوضاء منخفضة، وتردد تشغيل مرتفع.

مزايا وعيوب مرحلات الحالة الصلبة
أولاً، مزايا مرحلات الحالة الصلبة
١. عمر خدمة طويل وموثوقية عالية: لا يحتوي مرحل الحالة الصلبة على أجزاء ميكانيكية، بل يحتوي على أجهزة الحالة الصلبة لإتمام وظيفة التلامس. ونظرًا لعدم وجود أجزاء متحركة، فإنه قادر على العمل في بيئات عالية الصدمات والاهتزازات. ونظرًا لطبيعة مكونات مرحل الحالة الصلبة، فإن خصائصه تُحدد عمره الطويل وموثوقيته العالية.
2. حساسية عالية، وقوة تحكم منخفضة وتوافق كهرومغناطيسي جيد: تتميز مرحلات الحالة الصلبة بنطاق جهد إدخال واسع وقوة قيادة منخفضة، وهي متوافقة مع معظم الدوائر المتكاملة المنطقية بدون مخازن مؤقتة أو برامج تشغيل؛
3. التبديل السريع: يستخدم مرحل الحالة الصلبة الحالة الصلبة، وبالتالي يمكن أن تتراوح سرعة التبديل من بضعة مللي ثانية إلى بضعة ميكروثانية؛
٤. تداخل كهرومغناطيسي منخفض: لا يحتوي مُرحّل الحالة الصلبة على "ملف" إدخال، ولا قوس كهربائي ولا ارتداد، مما يُقلل من التداخل الكهرومغناطيسي. معظم مُرحّلات الحالة الصلبة ذات خرج التيار المتردد هي مفاتيح جهد صفري، تُشغّل عند صفر جهد وتيار. ثم تُطفأ، مما يُقلل من الانقطاعات المفاجئة في شكل موجة التيار، وبالتالي يُقلل من آثار التغيرات العابرة في التيار.
ثانياً، عيوب مرحلات الحالة الصلبة
1. انخفاض جهد الأنبوب بعد التوصيل كبير، ويمكن أن يصل انخفاض الجهد الأمامي للثايرستور أو الثايرستور ثنائي الطور إلى 1-2 فولت، ويتراوح ضغط تشبع الترانزستور عالي القدرة بين 1-2 فولت. كما أن مقاومة التلامس للتيار الكهربائي السلفي أكبر من مقاومة التلامس الميكانيكي؛
2. بعد إيقاف تشغيل الجهاز شبه الموصل، لا يزال من الممكن أن يكون هناك تيار تسرب يتراوح من عدة ميكرو أمبير إلى عدة ملي أمبير، وبالتالي لا يمكن تحقيق العزل الكهربائي المثالي؛
3. بسبب انخفاض الجهد الكبير للأنبوب، فإن استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة بعد التوصيل كبير أيضًا، وحجم مرحلات الحالة الصلبة عالية الطاقة أكبر بكثير من حجم مرحلات الكهرومغناطيسية من نفس السعة، والتكلفة مرتفعة أيضًا؛
٤. ضعف خصائص درجة حرارة المكونات الإلكترونية وقدرتها على مقاومة التداخل في الدوائر الإلكترونية، بالإضافة إلى ضعف مقاومتها للإشعاع. في حال عدم اتخاذ إجراءات فعّالة، ستنخفض موثوقية العمل.
٥. مُرحِّلات الحالة الصلبة حساسة للغاية للحمل الزائد، ويجب حمايتها بفيوزات سريعة أو دوائر تخميد RC. يرتبط حمل مُرحِّلات الحالة الصلبة بشكل واضح بدرجة الحرارة المحيطة. فعندما ترتفع درجة الحرارة، تنخفض سعة الحمل بسرعة.