機電式繼電器被公認是可靠、具魯棒性的低成本器件。繼電器的制造量與日俱增，并被成功運用于實現信號和能量分配的無數應用中。即使是在最惡劣的環境條件下，它卻仍然具有良好的魯棒性和可靠性。各種繼電器類型覆蓋了廣泛的開關負載范圍，從μV和μA級到數百安和高達500V的電壓。而且，繼電器在通電狀態下具有非常低的電阻(mΩ)，在斷電狀態下則具有非常高的絕緣電阻(GΩ)，二者都適用于負載電路和控制電路，以及開路的開關路徑中。

　　繼電器在容許電壓、電流或溫度方面具有很大的過載能力。盡管繼電器已具有非常好的物理特性，但卻還有一些額外要求。PCB占板空間必須盡可能小，而且繼電器應該具有防潑濺(防洗滌或抗風雨)，或者甚至完全密封的性能。新設計不僅可以滿足所有這些要求，而且還能提高可靠性。未來繼電器技術的創新將進一步實現更小的設計，而且不會改變開關特性。

　　材料成本

　　繼電器構造中需要用到許多原材料，例如：用于制造線圈或電流承載部件的銅，用于制造開關觸點的貴金屬(例如：金、銀和鈀)，用于制造磁路的鐵，以及用于創建絕緣系統的塑料。這些原材料的成本近年來顯著上升，有些材料的成本已增加了好幾倍。銀成本的增加尤其嚴重，因為目前還沒有實用的材料能夠替代開關設備中的銀。

　　小型化

　　機電式繼電器取得巨大成功的一個主要原因是，繼電器業能夠通過新的小型化設計創新，滿足電子業、電信和汽車電子');companyAdEvent.show(this,'companyAdDiv',[5,18])" onmouseout="companyAdEvent.out('companyAdDiv')">汽車電子設備的需求(圖1)。通用及功率繼電器的情形較為麻煩，其標準化的引腳布局和必要的空氣與漏電流路徑，使得這些繼電器的小型化設計愈加困難，甚至在一定程度上阻礙了小型化的發展。繼電器小型化設計中面臨的主要挑戰是，在減小物理尺寸的同時，提高開關能力。

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　　圖1：過去40年信號繼電器的小型化進程(第1代到第4代)。

　　在繼電器小型化設計中，必須考慮許多不斷改變的因素：在接觸力和斷開力減小的情況下，保持觸點的可靠性;保護繼電器免遭內部和外部污染;材料改變和觸點腐蝕引起的閉合力減小;盡管物理尺寸減小，但絕緣性能仍要提高;熱性能、自加熱以及在環境溫度升高時的性能;更長的服務壽命和更高的開關能力;更高的可靠性要求;制造技術帶來的限制。

　　新技術和新概念也將促成未來繼電器技術的巨大創新。

　　表1表明信號繼電器尺寸在不斷縮小。盡管尺寸顯著縮小，但線圈功耗和開關能力卻幾乎保持不變，介電特性有所改進，開關時間也明顯縮短，但熱阻卻有所增加。

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　　表1：第2代至第4代信號繼電器的關鍵特性。

　　以下是允許在縮小繼電器體積的同時，又能改進特性的一些因素。

　　設計：微型繼電器全部使用極化磁路。這一特性允許縮小物理尺寸，同時還支持雙穩態開關特性。線圈涂層允許顯著減小繼電器的間隙和漏電流路徑。氣密外殼的使用是另一項優勢，它能夠最佳地保護繼電器內部免受外部污染的影響，進而減小所需要的最小接觸力。

　　材料：在小型化設計過程中，體積與表面積的比例將會變差，這將導致熱阻增加。這種情況下，如果仍要保持良好的觸點可靠性，就需要提高所用絕緣材料的特性。為了能夠提供相同甚至更高的可靠性，則必須顯著改進絕緣材料的熱穩定性和排氣特性。

　　使用的銅材料也相當重要。越高的傳導率越允許減小必要的橫截面，并越支持更小的物理形狀。對于使用的彈簧材料而言，高溫時的松弛性非常重要。

　　工藝：小型化設計對繼電器中所用各部件的精度和組裝工藝的精度，提出了更加高的要求。只有兩者都得到了控制，才能有效實現更小的物理尺寸。制造過程中更小的公差，還會使開關特性具有更少的分散。更小的物理尺寸要求全自動生產，以便在組裝和測試過程中系統性排除人為因素。

　　介電強度

　　較大尺寸設計可以增加介電強度。這句話聽起來非常合理，但不是在每種情況下都一定正確。如圖2所示，與第3代繼電器相比，第4代產品的介電強度有了明顯增加。在線圈與觸點之間以及在斷開的開關路徑之中的這種改進，可以通過以下措施首先實現：涂覆線圈;將驅動和開關腔分開;使用氣密外殼和合適的惰性氣體。

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　　圖2：第3代和第4代信號繼電器介電強度比較。

　　通過這些措施，盡管物理體積減小了2/3，但介電特性卻仍可增強50%。

　　開關能力

　　許多人認為，更大尺寸的設計可以處理更大的開關負載，因此，也就可以實現更長的服務壽命。正如圖3所示例子，事實并不一定如此。從圖3可以看出，體積比第3代繼電器小得多的第4代繼電器，可以實現高得多的開關工作指標。第3代繼電器只能達到剛好超過20萬次的開關操作，而第4代繼電器卻可在60萬次以上的開關操作后仍能正常工作。小型化設計可以改進開關特性，因為它具有更小的移動質量，更少的通電彈跳，通常更快的開關過程，以及由此引起的更短的電弧持續時間。

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　　圖3：第3代和第4代信號繼電器的開關能力(交流電壓24V，通電電流5A，斷電感應電流1A)。觸點電壓被變阻器限制在80V。

　　開關噪聲

　　在許多應用，特別是在汽車或人居環境中，聲開關噪聲將作為干擾被感知。小型化設計具有輕得多的移動質量，因而能夠極大減小開關噪聲。第2代信號繼電器產生的平均噪聲電平為53.5dB(圖4)，到第3代產品可減小到39.6dB，而第4代繼電器的噪聲可降至28.2dB。低于30dB的開關噪聲即便是在臥室等安靜的房間內，也一般不會被察覺。

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　　圖4：從第2代到第4代繼電器開關噪聲的平均值和最大值呈減小趨勢。

　　前景展望

　　機電式繼電器成功上市至今已有幾十年時間，并且在未來還將繼續忠誠地陪伴我們。這種繼電器極具可靠性、魯棒性和非常高的性價比，并且非常容易使用。在現代電子設備中，它們的使用越來越廣泛。與一些預測相反，其至今也未被半導體器件所取代，而是與之和平共存。