干簧管又叫磁簧開關(guān)，相比于阻容感以及二三極管來(lái)說(shuō)屬于小眾產(chǎn)品，沒(méi)有接觸或應(yīng)用到的對(duì)于其名字都很陌生，但是其年銷售以億為單位的銷售數(shù)量又體現(xiàn)其所在應(yīng)用領(lǐng)域的普遍性。

01

干簧管結(jié)構(gòu)

干簧管又叫磁簧開關(guān)，是通過(guò)所施加磁場(chǎng)來(lái)動(dòng)作的電開關(guān)。主要6個(gè)部分構(gòu)成，分別為：玻璃管、簧片、接觸片、密封氣體、引腳玻璃密封、引腳。

簧片：由鐵鎳兩種金屬構(gòu)成，比例約為51%與49%，引腳表面鍍錫，接觸涂層在幾個(gè)微米以內(nèi)，觸點(diǎn)上鍍有銠或釕來(lái)提升其切換壽命，在銠里面還會(huì)鍍有錳、鈦等涂層。

接觸間隙：兩個(gè)簧片間隙通常在幾個(gè)微米到幾十微米之間，間隙的大小與其靈敏度相關(guān)，越大的間隙靈敏度越低，但其承受的負(fù)載能力越強(qiáng)；反之，間隙越小靈敏度越高，負(fù)載能力越弱。

密封氣體：一般是干燥的氮?dú)?，大部分充氮能承?00V直流，部分加壓的干簧管可以承受250V，真空干簧管可以大幅提高開關(guān)電壓至1000V。

玻璃管：熱膨脹系數(shù)與導(dǎo)線匹配；保持密封；顏色偏綠是因?yàn)閰㈦s鐵，目的是增加紅外線吸收能力便于密封。

02

工作原理

干簧管工作原理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，兩片端點(diǎn)處重疊的可磁化的簧片密封于一玻璃管中，兩簧片呈交疊狀且間隔有一小段空隙，這兩片簧片上的觸點(diǎn)上鍍有層很硬的金屬，通常都是銠或釕，這層硬金屬大大提升了切換次數(shù)及產(chǎn)品壽命。玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體(如氮?dú)?，部分干簧開關(guān)為了提升其高壓性能，更會(huì)把內(nèi)部做成真空狀態(tài)。

對(duì)于常開式干簧管，簧片的作用相當(dāng)于一個(gè)磁通導(dǎo)體，在尚未操作時(shí)，兩片簧片并未接觸。在通過(guò)永久磁鐵或電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，外加的磁場(chǎng)使兩片簧片端點(diǎn)位置附近產(chǎn)生不同的極性, 當(dāng)磁力超過(guò)簧片本身的彈力時(shí)，這兩片簧片會(huì)吸合導(dǎo)通電路。當(dāng)磁場(chǎng)減弱或消失后,干簧片由于本身的彈性而釋放，觸面就會(huì)分開從而斷開電路。

如下圖所示干簧管周圍的磁場(chǎng)磁化干簧管的引腳，引腳被磁化后形成磁極相反的兩極（北極和南極），北極南極簧片互相吸合。

常用術(shù)語(yǔ)：

· 干簧管是磁動(dòng)作器件，因此其單位用AT值，指的是測(cè)試線圈匝數(shù)乘以電流值。

· PI(Pull-in)值：是使兩個(gè)簧片由斷開轉(zhuǎn)閉合時(shí)的AT值，即閉合值

· DO(Drop-out)值：兩個(gè)簧片由閉合轉(zhuǎn)斷開時(shí)對(duì)應(yīng)的AT值，即釋放值。

· 接觸電阻：簧片閉合時(shí)構(gòu)成導(dǎo)通路徑，其接觸阻抗通常為毫歐或者歐姆。

干簧管優(yōu)勢(shì)：

• 無(wú)接觸感應(yīng)
• 零功耗
• 可帶負(fù)載
• 高可靠性
• 性價(jià)比高
• 無(wú)EMC

開關(guān)次數(shù)：

• 不同于其它機(jī)電式開關(guān)，干簧管機(jī)械壽命可達(dá)10億次以上。
• 壽命取決于：電子負(fù)載、開關(guān)方式、開關(guān)靈敏度、磁力傳動(dòng)
• 典型壽命在千萬(wàn)次以上。
• 嚴(yán)苛負(fù)載也能承受萬(wàn)次以上。