스위칭 (전기)
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1. 개요
스위칭(전기)은 전기 장치 간의 신호 또는 통신 경로를 연결하거나 분리하는 데 사용되는 장치를 의미한다. 초기 전화 시스템에서는 전자기적으로 작동하는 스트로거 스위치를 사용했으며, 이후 전화 교환기에는 전기 기계식 크로스바 스위치가 포함되었다. 오늘날에는 다이오드, 트랜지스터, MOSFET과 같은 다양한 소자를 스위칭 소자로 사용하며, 전원 공급 장치, 홀 센서, 광 아이솔레이터 등 다양한 형태로 응용된다.
많은 사람들은 전기 장치 간의 신호 및 통신 경로를 개념적으로 연결하거나 분리하는 다양한 장치를 "스위치"라고 부르기 위해 환유법을 사용하는데, 이는 기계식 스위치가 두 도체 사이에서 전자가 흐르는 경로를 연결하고 분리하는 방식과 유사하다.
소자가 스위칭 등의 동작을 위해 사용될 때, 여기서 사용되는 소자를 스위칭 소자라고 부른다.
2. 역사
전통적인 릴레이는 전류에 의해 제어되는 전자기석을 사용하여 기계식 스위칭 메커니즘을 작동시키는 전기 기계식 스위치이다. 1971년에 발명된 솔리드 스테이트 릴레이와 같이 다른 작동 원리도 사용되는데, 움직이는 부품 없이 전원 회로를 제어하며, 대신 반도체 장치를 사용하여 스위칭을 수행한다. 종종 사이리스터 또는 트라이액을 사용한다.
초창기 전화 시스템은 전화 발신자를 연결하기 위해 전자기적으로 작동하는 스트로거 스위치를 사용했다. 이후 전화 교환기에는 하나 이상의 전기 기계식 크로스바 스위치가 포함되었다. 따라서 '스위치'라는 용어는 통신 네트워크에 적용되며, 이는 최종 노드 간의 통신을 위해 전용 회로를 제공하는 회선 교환 네트워크, 즉 공중 전화망을 의미한다.
이후 '스위치'라는 용어는 능동 소자인 트랜지스터 및 논리 게이트와 같은 다양한 디지털 장치로 확산되었으며, 이들의 기능은 출력 상태를 논리 레벨 또는 서로 다른 신호 라인 간에 변경하는 것이다.
이러한 모든 용어의 공통적인 특징은 '켜짐' 또는 '꺼짐', '닫힘' 또는 '열림', '연결됨' 또는 '연결되지 않음', '전도' 또는 '비전도', '낮은 임피던스' 또는 '높은 임피던스'의 이진법 상태를 제어하는 장치를 의미한다는 것이다.
2. 1. 통신 분야
2. 2. 현대 전자공학
3. 종류
다이오드는 순방향 바이어스 시에만 전도성이 현저하게 높고, 그렇지 않을 때는 효과적으로 단절된 상태(고 임피던스)의 스위치로 취급될 수 있다. 쇼트키 다이오드와 1N4148과 같이 스위칭 상태를 빠르게 변경할 수 있는 특정 다이오드 유형을 "스위칭 다이오드"라고 한다.
진공관은 고전압 응용 분야에 사용할 수 있다.
트랜지스터는 스위치로 작동될 수 있다. BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)의 차단 및 포화 작동 영역은 각각 닫힌 스위치와 열린 스위치로 취급될 수 있다.
디지털 회로에서 가장 널리 사용되는 전자 스위치는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.[2]
아날로그 스위치는 두 개의 MOSFET 트랜지스터를 전송 게이트 형태로 사용하여 릴레이와 유사하게 작동하는 스위치로 사용하며, 이는 전자 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 장점과 여러 제한 사항이 있다.
스위칭 전압 조정기의 전력 트랜지스터, 예를 들어 전원 공급 장치는 전력 흐름을 번갈아 가며 허용하고 차단하는 스위치처럼 사용된다.
''홀 스위치''는 아날로그 홀 효과와 임계값 감지를 결합하여 자기장으로 작동하는 스위치를 생성하는 유형의 홀 센서이다.
광 아이솔레이터는 전류에 의해 제어되는 LED의 빛을 사용하여 갈바닉 절연 회로를 스위칭하는 포토트랜지스터를 받는다.
절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)는 BJT와 전력 MOSFET의 장점을 결합한다.
실리콘 제어 정류기(SCR)는 전력 제어 응용 분야를 위한 고속 스위칭에 사용할 수 있다.
TRIAC (TRIode AC)는 두 개의 백투백 SCR에 해당하는 양방향 스위칭 장치이다.
DIAC는 DIode AC Switch를 의미한다.
게이트 턴오프 사이리스터(GTO)는 바이폴라 스위칭 장치이다.
전자 스위치는 물리적 접촉에 의해 지원되는 복잡한 구성, 예를 들어 저항성 또는 정전 용량 센싱 터치스크린으로 구성될 수도 있다.
네트워크 스위치는 컴퓨터 네트워크에서 서로 다른 포트 간의 연결을 재구성한다.
3. 1. 다이오드
다이오드는 순방향 바이어스 시에만 전도성이 현저하게 높고, 그렇지 않을 때는 효과적으로 단절된 상태(고 임피던스)의 스위치로 취급될 수 있다. 쇼트키 다이오드와 1N4148과 같이 스위칭 상태를 빠르게 변경할 수 있는 특정 다이오드 유형을 "스위칭 다이오드"라고 한다.
3. 2. 진공관
진공관은 고전압 응용 분야에 사용할 수 있다.
3. 3. 트랜지스터
소자는 스위칭 등의 동작을 위해 사용될 수 있으며, 이때 사용되는 소자를 스위칭 소자라고 부른다. 다이오드는 순방향 바이어스 시에만 전도성이 높고, 그렇지 않을 때는 효과적으로 단절된 상태(고 임피던스)의 스위치로 취급된다. 쇼트키 다이오드와 1N4148과 같이 스위칭 상태를 빠르게 변경할 수 있는 특정 다이오드 유형을 "스위칭 다이오드"라고 한다.
트랜지스터는 스위치로 작동될 수 있다.[2] BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)의 차단 및 포화 작동 영역은 각각 닫힌 스위치와 열린 스위치로 취급될 수 있다.[2] 디지털 회로에서 가장 널리 사용되는 전자 스위치는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.[2]
아날로그 스위치는 두 개의 MOSFET 트랜지스터를 전송 게이트 형태로 사용하여 릴레이와 유사하게 작동하는 스위치로 사용하며,[2] 이는 전자 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 장점과 여러 제한 사항이 있다.
스위칭 전압 조정기의 전력 트랜지스터, 예를 들어 전원 공급 장치는 전력 흐름을 번갈아 가며 허용하고 차단하는 스위치처럼 사용된다.[2]
절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)는 BJT와 전력 MOSFET의 장점을 결합한다.[2]
3. 4. MOSFET
소자가 스위칭 등의 동작을 위해 사용될 때, 여기서 사용되는 소자를 스위칭 소자라고 부른다. 디지털 회로에서 가장 널리 사용되는 전자 스위치는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.[2] 아날로그 스위치는 두 개의 MOSFET 트랜지스터를 전송 게이트 형태로 사용하여 릴레이와 유사하게 작동하는 스위치로 사용하며, 이는 전자 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 장점과 여러 제한 사항이 있다.
3. 5. 아날로그 스위치
소자가 스위칭 동작을 위해 사용될 때, 이 소자를 스위칭 소자라고 부른다. 다이오드는 순방향 바이어스 시에만 전도성이 현저하게 높고, 그렇지 않을 때는 효과적으로 단절된 상태(고 임피던스)의 스위치로 취급될 수 있다. 쇼트키 다이오드와 1N4148과 같이 스위칭 상태를 빠르게 변경할 수 있는 특정 다이오드 유형을 "스위칭 다이오드"라고 한다.
트랜지스터는 스위치로 작동될 수 있다. BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)의 차단 및 포화 작동 영역은 각각 닫힌 스위치와 열린 스위치로 취급될 수 있다.
아날로그 스위치는 두 개의 MOSFET 트랜지스터를 전송 게이트 형태로 사용하여 릴레이와 유사하게 작동하는 스위치로 사용하며, 이는 전자 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 장점과 여러 제한 사항이 있다.[2]
3. 6. 전력 스위칭 소자
소자가 스위칭 등의 동작을 위해 사용될 때, 여기서 사용되는 소자를 스위칭 소자라고 부른다.
다이오드는 순방향 바이어스 시에만 전도성이 현저하게 높고, 그렇지 않을 때는 효과적으로 단절된 상태(고 임피던스)의 스위치로 취급될 수 있다. 쇼트키 다이오드와 1N4148과 같이 스위칭 상태를 빠르게 변경할 수 있는 특정 다이오드 유형을 "스위칭 다이오드"라고 한다.
진공관은 고전압 응용 분야에 사용할 수 있다.
트랜지스터는 스위치로 작동될 수 있다. BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)의 차단 및 포화 작동 영역은 각각 닫힌 스위치와 열린 스위치로 취급될 수 있다.
디지털 회로에서 가장 널리 사용되는 전자 스위치는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.[2]
아날로그 스위치는 두 개의 MOSFET 트랜지스터를 전송 게이트 형태로 사용하여 릴레이와 유사하게 작동하는 스위치로 사용하며, 이는 전자 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 장점과 여러 제한 사항이 있다.
스위칭 전압 조정기의 전력 트랜지스터, 예를 들어 전원 공급 장치는 전력 흐름을 번갈아 가며 허용하고 차단하는 스위치처럼 사용된다.
''홀 스위치''는 아날로그 홀 효과와 임계값 감지를 결합하여 자기장으로 작동하는 스위치를 생성하는 유형의 홀 센서이다.
광 아이솔레이터는 전류에 의해 제어되는 LED의 빛을 사용하여 갈바닉 절연 회로를 스위칭하는 포토트랜지스터를 받는다.
절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)는 BJT와 전력 MOSFET의 장점을 결합한다.
실리콘 제어 정류기(SCR)는 전력 제어 응용 분야를 위한 고속 스위칭에 사용할 수 있다.
TRIAC (TRIode AC)는 두 개의 백투백 SCR에 해당하는 양방향 스위칭 장치이다.
DIAC는 DIode AC Switch를 의미한다.
게이트 턴오프 사이리스터(GTO)는 바이폴라 스위칭 장치이다.
전자 스위치는 물리적 접촉에 의해 지원되는 복잡한 구성, 예를 들어 저항성 또는 정전 용량 센싱 터치스크린으로 구성될 수도 있다.
네트워크 스위치는 컴퓨터 네트워크에서 서로 다른 포트 간의 연결을 재구성한다.
3. 7. 기타 스위칭 소자
소자가 스위칭 등의 동작을 위해 사용될 때, 여기서 사용되는 소자를 스위칭 소자라고 부른다.
다이오드는 순방향 바이어스 시에만 전도성이 현저하게 높고, 그렇지 않을 때는 효과적으로 단절된 상태(고 임피던스)의 스위치로 취급될 수 있다. 쇼트키 다이오드와 1N4148과 같이 스위칭 상태를 빠르게 변경할 수 있는 특정 다이오드 유형을 "스위칭 다이오드"라고 한다.[2]
진공관은 고전압 응용 분야에 사용할 수 있다.[2]
트랜지스터는 스위치로 작동될 수 있다. BJT(바이폴라 접합 트랜지스터)의 차단 및 포화 작동 영역은 각각 닫힌 스위치와 열린 스위치로 취급될 수 있다.[2]
디지털 회로에서 가장 널리 사용되는 전자 스위치는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다.[2]
아날로그 스위치는 두 개의 MOSFET 트랜지스터를 전송 게이트 형태로 사용하여 릴레이와 유사하게 작동하는 스위치로 사용하며, 이는 전자 기계식 릴레이에 비해 몇 가지 장점과 여러 제한 사항이 있다.[2]
스위칭 전압 조정기의 전력 트랜지스터, 예를 들어 전원 공급 장치는 전력 흐름을 번갈아 가며 허용하고 차단하는 스위치처럼 사용된다.[2]
''홀 스위치''는 아날로그 홀 효과와 임계값 감지를 결합하여 자기장으로 작동하는 스위치를 생성하는 유형의 홀 센서이다.[2]
광 아이솔레이터는 전류에 의해 제어되는 LED의 빛을 사용하여 갈바닉 절연 회로를 스위칭하는 포토트랜지스터를 받는다.[2]
절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)는 BJT와 전력 MOSFET의 장점을 결합한다.[2]
실리콘 제어 정류기(SCR)는 전력 제어 응용 분야를 위한 고속 스위칭에 사용할 수 있다.[2]
TRIAC (TRIode AC)는 두 개의 백투백 SCR에 해당하는 양방향 스위칭 장치이다.[2]
DIAC는 DIode AC Switch를 의미한다.[2]
게이트 턴오프 사이리스터(GTO)는 바이폴라 스위칭 장치이다.[2]
전자 스위치는 물리적 접촉에 의해 지원되는 복잡한 구성, 예를 들어 저항성 또는 정전 용량 센싱 터치스크린으로 구성될 수도 있다.[2]
네트워크 스위치는 컴퓨터 네트워크에서 서로 다른 포트 간의 연결을 재구성한다.[2]
3. 8. 터치스크린
4. 응용 분야
전자 스위치는 모든 종류의 일반 및 산업 응용 분야에 사용된다.
참조
[1]
웹사이트
What is a Switch? What are the Different Types of Switches?
https://www.electron[...]
2021-05-03
[2]
서적
Electronic Circuits and Systems : Analog and Digital,1e
https://books.google[...]
Tata McGraw-Hill Education
1992-01-01
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