開關是一種電氣元件，可以自動（或）手動閉合或斷開電路。開關主要與ON（打開）和OFF（關閉）機制一起使用。許多電路包含影響電路功能或激活某些電路屬性的開關。

一、開關的特點：

應用決定開關類型：撥動開關、按鈕開關、旋轉開關、流量開關或限位開關。

開關可以控制的電路數量（極）和它可以鏈接的位置或輸出（投擲）。

耐用性和導電性取決于接觸材料，通常是銀、金或銅。

開關的最大安全電流和電壓。

接合（或）切換開關所需的力。

交換機在發生故障之前可以激活的次數。

交換機在發生故障之前可以完成的電氣負載作次數。

面板安裝、表面安裝（或）通孔開關安裝。

防水、防塵和耐嚴酷溫度是環境適應性的例子。

物理尺寸和設計會影響可用性和電路或設備集成。

二、開關的類型：

一般來說，電路中使用兩種類型的開關：機械開關和電子開關。

三、機械開關：

機械開關根據它們閉合的連接進行分類：極和投擲是決定開關連接類型的兩個重要組成部分。

極：極表示開關控制的電路數。單極（SP）開關調節單個電路。雙極（DP）開關調節兩個獨立的電路。“極”的數量表示由開關控制的不同電路的數量。

投：投擲次數決定了每個開關極可以與其輸入建立多少個可能的輸出連接。單擲（ST）開關是一種基本的開/關開關。當開關打開時，電流在其兩個端子之間流動。

當開關關閉時，端子未連接，因此沒有電流流動。“投擲”的次數表示開關可能采用的不同位置的數量。

單擲開關只有一對觸點，可以關閉或打開。雙擲開關可以連接到另外兩個觸點，一個三擲開關可以連接到三個觸點，等等。

1．機械開關的類型：

開關的基本類型是：

1）SPST-單刀單擲開關；

2）PDT–單刀雙擲開關；

3）DPST–雙刀單擲開關；

4）DPDT–雙刀雙擲開關；

5）壓力開關；

6）撥動開關；

7）限位開關；

8）浮球開關；

9）流量開關；

10）按鈕開關；

11）溫度開關；

12）縱桿開關；

13）旋轉開關。

2．不同開關的功能：

1）SPST–單刀單擲開關：

單刀單擲（SPST）是一種簡單的開/關開關，可連接或斷開兩個端子。

SPST開關切換電路的電源。

這些開關是撥動開關。

該開關具有輸入和輸出連接。

基本的電燈開關圖顯示，它控制一根電線（桿）并進行一次連接（投擲）。

這是一個開/關開關;當開關關閉或打開時，電流流過端子，電路中的燈泡會發光。

一旦開關打開或關閉，就沒有電流流過電路。

2）SPDT–單刀雙擲開關：

該開關上有兩個輸出端子和一個輸入端子。

這意味著它有兩個ON和一個OFF位置。

在大多數電路中，這些開關充當轉換點，將輸入連接到兩個輸出選項之一。

默認情況下，通常閉合的觸點連接到輸入，而常開觸點在ON作期間連接。

3）DPST–雙刀單擲開關：

該開關有4個端子、2個輸入觸點和2個輸出觸點。

它就像2個獨立的SPST配置同時工作一樣。

它只有一個ON狀態，但可以同時激活兩個觸點，將每個輸入觸點連接到匹配的輸出觸點。

在OFF位置，兩個開關都打開。

該開關同時控制兩個電路。

這些開關還可以具有常開（或）常閉觸點。

4）DPDT–雙刀雙擲開關：

帶雙開/關開關，有兩個開位置。&6個端子：2個輸入和4個輸出連接。

它的行為類似于并發運行的兩種不同的SPDT配置。

一個位置將2個輸入觸點連接到相同的輸出觸點，而另一個位置將它們連接到相對的輸出觸點。

5）壓力開關：

在工業環境中，這些開關經常用于檢查氣動和液壓系統中的壓力。

它們根據監測的壓力范圍分為活塞式、金屬波紋管式和隔膜式壓力開關。

每種類型的壓力傳感元件都會觸發一系列單極或雙極連接。

這些開關由一個半圓表示，平面部分連接到一條線上。

它們可以設置為常閉或常開的開關。

6）撥動開關：

手柄、杠桿或搖擺機構控制撥動開關。它通常用于調節燈光。

這些開關的杠桿通常可以在多種設置下調節，包括SPDT、SPST、DPST和DPDT。

它們可以承受高電流（高達10A）或低電流。

撥動開關有多種額定值、尺寸和樣式，以適應不同的應用。

ON位置可以是任何杠桿位置，但向下位置通常被視為ON或關閉。

7）限位開關：

它們旨在根據組件的存在（或）不存在或設備的移動來運行，而不是人手作。

這些開關采用保險杠式臂，當組件與其接觸時，該臂會做出響應。這會導致開關觸點的位置發生變化。

8）浮球開關：

浮球開關主要用于根據集水槽或水箱中的水或液體調節直流和交流電動泵。

當水箱浮子上升或下降時，該開關會根據水位激活。

電觸點由于桿（或）鏈條組件和配重浮動而打開或關閉。汞燈泡式開關是另一種浮球開關，沒有任何浮桿或鏈條配置。

該燈泡具有汞觸點，因此當液位發生變化時，觸點的狀況也會發生變化。

這些浮球開關有兩種類型：常閉式和常開式。

9）流量開關：

這些主要用于識別通過管道或管道的空氣或液體的流動。速動用于生產氣流開關，通常稱為微動開關。

金屬臂上固定著這個微動開關。一塊薄金屬或塑料連接到這個金屬臂上。

當大量空氣流過塑料或金屬部件時，金屬臂會移動，進而激活開關的觸點。

放置在管道中液體流上的槳葉是液體流量開關的一個特征。當液體通過管道時，當力施加到槳葉上時，觸點的位置會發生變化。

上圖描述了用于液體和空氣流動的開關標志。檢測液體運動或流動的槳由開關上的標志符號指示。

此外，這些開關具有常開（或）常閉類型的配置。

10）按鈕開關：

它是一種瞬態觸點開關，在施加壓力（或）按下按鈕時連接或斷開。

通常，這種壓力是由用手指按下的按鈕提供的。

當壓力被移除時，該按鈕會返回到其通常的位置。

內部彈簧機構控制按鈕的2種狀態（按下和釋放）。

它由固定和可移動觸點組成，固定觸點與要開關的電路串聯，可移動觸點通過按鈕連接。

按鈕分為三種類型：通常打開的按鈕、常閉按鈕和雙作用按鈕，如上圖所示。

雙作用按鈕通常用于作兩個電路。

11）溫度開關：

利用熱膨脹原理的雙金屬帶是應用最廣泛的熱檢測元件。

兩種不同的金屬（每種金屬具有不同的熱膨脹率）連接形成雙金屬帶。

當條帶因溫度而彎曲或纏繞時，開關觸點被激活。使用汞玻璃管是作溫度開關的另一種方法。

熱量導致管中的汞膨脹，產生為連接提供動力的壓力。

12）縱桿開關：

便攜式設備使用縱桿開關，這是一種便攜式控制設備。它們的一個杠桿可以以不同的方式移動。

當移動控制桿時，一個（或多個）開關觸點被激活。

對于縱上、下、左、右等運動，縱桿是理想的選擇。

它們經常出現在起重機、電纜控制器和機械中。

13）旋轉開關：

使用這些開關，一條線路可以連接到多條線路。

通信設備（用于頻道選擇）、多頻段無線電（用于頻段選擇）和電表（用于范圍選擇）都包含它們。

根據極數（連接線路）和投擲數（連接方式），這些開關有單極、12路、2極、6路、3極、4路和4極3路配置。

它們有幾個連接到旋鈕（移動觸點）的固定觸點。

四、電子開關：

電子開關通常被稱為固態開關，因為沒有任何物理移動元件，因此沒有任何必要的物理接觸。半導體開關負責控制大多數電器，包括電機驅動器和暖通空調設備。

目前市場上有不同范圍的固態開關，適用于消費類、工業應用和汽車。這些開關有各種尺寸和額定值。

1．電子開關的類型：

1）雙極晶體管；

2）MOSFET；

3）IGBT；

4）雙向可控硅開關；

5）DIAC；

6）SCR；

7）柵極關斷晶閘管；

8）功率二極管。

2．不同電子開關的功能：

1）雙極晶體管：

晶體管是一種固態開關，其功能與典型開關類似，既允許電流流動，要么阻止電流流動。

開關電路中的晶體管在ON條件下以飽和模式工作，在OFF（或）電流阻斷條件下以截止模式工作。開關應用不使用晶體管的有源區域。

當向NPN或PNP晶體管施加適當的基極電流時，它會運行或打開。當小電流通過驅動電路（連接在基極和發射極上）提供的基極時，晶體管激活集電極-發射極路徑。

當基極電壓降低到略微負值并且基極電流被消除時，它被關閉。盡管僅使用較小的基極電流，但它可以通過集電極-發射極路徑承載更高的電流。

2）MOSFET：

最流行的半導體開關器件可能是MOSFET。MOSFET是單極性高頻開關器件。大多數電力電子設備都采用這種開關技術。漏極、源極和柵極是它的端子。

電壓控制器件通過控制輸入電壓（柵極到源極）來調節漏極和源極之間的電阻來控制開/關狀態。

存在P溝道或N溝道MOSFET。相對于源極的正VGS使N溝道MOSFET導通（假設VGS為>閾值電壓）。

P溝道MOSFET的工作原理與N溝道MOSFET類似，但使用反向電壓極性。當VGS和VDD為負時，源極切換P溝道MOSFET。

3）IGBT：

絕緣柵雙極晶體管（或IGBT）結合了功率MOSFET和雙極結型功率晶體管的許多優點。

它的導通條件壓降降低（<MOSFET的壓降，更接近功率晶體管），并且是與MOSFET一樣的壓控器件。

它是一種具有三個端子的高速半導體開關器件。這些端子是柵極、發射極和集電極。

在柵極和發射極上施加正電壓（高于閾值電壓）將激活IGBT，就像MOSFET一樣。

通過將施加到柵極發射極的電壓降低到零，可以關閉IGBT。為了最大限度地減少關斷損耗并正確關閉IGBT，通常需要負電壓。

4）雙向可控硅開關：

可控硅開關（TRIodeAC）開關是將兩個SCR連接到一個柵極端子的雙向開關。

這些設備用于調光器、電機速度控制器、電機驅動器、壓力控制系統和其他交流控制設備，因為它們可以管理正負電壓峰值水平的交流電源。

5）DIAC：

DIAC（或DIode交流開關）是一種雙向開關設備，具有兩個非陽極和陰極端子，因為它可以在任一方向激活。DIAC似乎可以兩種方式使用。

6）SCR：

可控硅整流器（SCR）是用于功率控制的常用高速開關器件。

二極管有三個端子：陽極、陰極和柵極，并且是單向的。

SCR通過調整其柵極輸入以及陽極和陰極端子偏置來打開和關閉。SCR的4個交替P層和N層生成結J1、J2和J3。

7）柵極關斷晶閘管：

GTO是一種雙極性半導體開關器件。柵極、陰極和陽極是它的端子。顧名思義，這種開關設備可以通過柵極端子關閉。

小的正柵極電流可實現GTO導通。負柵極脈沖將其關閉。柵極端子上的雙箭頭表示GTO符號中的雙向電流。

8）功率二極管：

二極管在高阻抗和低阻抗狀態之間切換。二極管由硅和鍺制成。

為了在更大的電流和結溫下工作，功率二極管通常由硅制成。這些是通過連接p和n半導體制成的PN結。它有陽極和陰極端子。

當陽極為正極而陰極為負極時，PN結正向偏置并導通（如ON開關）。當陰極端子相對于陽極為正時，反向偏置PN結可防止電流流動。