繼電器是電氣工程的基礎元件之一。早在發現電磁變化時就誕生了這種產品，利用電磁鐵在通電和斷電下磁力產生和消失的現象，來控制高電壓高電流端電路的開合，它的出現使得電路的遠程控制和保護等工作得以順利進行。

繼電器支撐了從汽車到生產線，從家電到電網的廣泛應用，根據統計，我國2022年繼電器產量達91.5億個，占全球產量的50%，這一龐大市場一直以來絕大部分都采用了機械式繼電器，其具有低成本、無漏電流、更好的魯棒性、廣泛的工作溫度區間等等優勢。

但是機械式繼電器也具有諸多缺點，包括體積大、開關速度慢、壽命有限等等。隨著半導體技術和集成電路的發展，固態繼電器正在成為一個可替代的選擇。

固態繼電器利用半導體元件替代機械開關，從而提供更高的開關速度、更長的壽命和更高的可靠性。固態繼電器沒有物理觸點，因此減少了機械磨損和電磁干擾，使其非常適合應用在需要頻繁切換和高可靠性的場合。

之前，光耦一直是固態繼電器的主要隔離技術，隨著電磁隔離和電容隔離技術的普及，這些新興的隔離技術正在固態繼電器中扮演著越來越重要的角色。

日前，筆者與納芯微技術市場經理譚園進行了訪談，探討了繼電器的發展趨勢。

固態繼電器優勢

譚園表示，無論是傳統機械式繼電器，還是光耦繼電器，都存在著技術本身帶來的受限之處，其一就是可靠性和壽命的挑戰。比如機械繼電器的開合，會造成電弧，從而影響金屬觸點發生黏連等故障。而光耦繼電器也會由于LED的光衰而降低可靠性，此外，光耦器件往往在更高耐壓等級、更小封裝、更寬工作溫度范圍的實現上存在著挑戰。

譚園補充道，小型化是固態繼電器的主要優勢之二，隨著終端產品的小型化趨勢，給電子部件預留的空間越來越小，機械式繼電器逐漸無法適應當下的電路空間限制，體積更小的固態繼電器成為了首選項。

第三個重要優勢是支持智能化，相比缺乏反饋的機械式繼電器而言，固態繼電器有著電子器件的天然優勢，即更容易集成各種檢測、保護、反饋等智能化要素，通過IC的智能化，使得客戶系統實現更安全更精細的控制。

不過譚園也表示，相比于光耦，非光耦式隔離式繼電器在EMI指標比如RE上遇到挑戰，不過隨著技術的改進，EMI表現正在顯著改善。

全新的固態繼電器價值幾何？

譚園強調道，實際上從隔離技術迭代的角度來看，光耦正在各個場景中被電容隔離和電磁隔離所替代，從隔離器到隔離采樣、隔離驅動等，如今固態繼電器領域也發生著同樣的進程。

電容隔離的繼電器有哪些優勢？譚園以納芯微的新品NSI7258系列為例，詳細介紹了固態繼電器的顯著優勢。

譚園解釋道，繼電器的工作原理很簡單，由輸入、隔離及MOS輸出構成，但是使用起來便捷性如何，耐壓能做到多高，性能能做到多好，這些都要在芯片設計及封裝設計中細節體現。

NSI7258產品框圖

比如在輸入端，納芯微開發的是光耦兼容的輸入口，可以直接替代光耦繼電器，方便客戶替換。在隔離端，納芯微的電容隔離技術已經廣泛應用于各類產品上，得到了普遍認證。而在封裝上，納芯微通過內部空間及引線優化，在相同封裝下（SOW12）實現了業內領先的5.91mm副邊爬電距離，同時原邊副邊爬電距離也達到8mm。

譚園特別強調了納芯微在輸出端的考量，采用了背靠背的兩顆1700V的SiC MOS，實現了更高的耐壓等級。利用SiC高耐壓特性，可在漏電、抗雪崩擊穿等能力上遠超過硅。該SiC MOS是納芯微參與研發的產品，繼電器的重點是開關功能，因此也和一般的SiC功率器件不同，比如該SiC MOS并不需要太過于考慮導通電阻等。也只有深度參與研發過程，才可以開發出最合適的SiC MOS，從而最終實現了耐受2100V的雪崩電壓和1mA的雪崩電流的成果。

譚園也介紹了納芯微在EMI上的領先性，在納芯微研發NSI7258固態隔離器期間，一共申請了四項專利，其中三項都是和EMI相關，可見對EMI的重視程度。由于電容和電磁隔離調制頻率較高，因此相比光耦更容易出現EMI問題。但納芯微通過一系列專利布局，顯著降低了EMI，根據實測結果，NSI7258可在單板無磁珠的條件下輕松通過CISPR25 Class 5測試。

正在瞄準更廣泛的應用

譚園表示，納芯微目前的固態繼電器，主要瞄準信號類應用場景，也就是電流比較小的功能區，包括絕緣檢測、采樣回路開關、粘連監測等等，客戶場景主要涵蓋汽車、新能源、電池管理等對尺寸、可靠性都有高要求的市場。

“這也是基于客戶的接受度循序漸進的。”譚園表示。部分客戶基于安全等考慮，可能暫時會選擇在小電流、非高安全的場景中嘗試固態繼電器。而一旦他們能夠真正體會到固態繼電器的優勢，可能會更有替代意愿。

考慮到傳統繼電器需要金屬耗材，勢必在尺寸、重量、可靠性等方面不及固態繼電器，長期來看，半導體器件的成本下探潛力也更大。同時，隨著MCU和各種監控算法的引入，可以構建出更加智能的系統，從而使固態繼電器發揮出更高的價值。