Полупроводниковые твердотельные реле были разработаны как альтернатива обычным электромагнитным реле. Их устройство для постоянного тока и для переменного тока различны. Для коммутации цепей переменного тока в них используются симисторы, а для цепей постоянного тока — биполярные или полевые транзисторы. Для развязки входных и выходных цепей используются оптопары — опторанзисторы в реле постоянного тока и оптосимисторы — в реле переменного тока.
Само твердотельное реле не представляет собой чего-то принципиально нового — на дискретных элементах подобные схемы давно используются. Различие лишь в том, что теперь эти схемы залиты компаундом и представлены как единые блоки. Остается только подать сигнал управления на вход, а к выходу подключить нагрузку. Такие реле допускают намного большую частоту коммутаций, их входные цепи потребляют в десятки раз меньшую мощность по сравнению с катушками электромагнитных реле. Но в силовой цепи все наоборот: при больших токах нагрузки выходная часть реле может сильно разогреваться, поэтому часто на твердотельном реле можно увидеть радиатор.
Твердотельные реле не любят больших перегрузок, это надо учитывать при выборе. Электромагнитные реле чувствительны к вибрациям, у них подгорают контакты, искры создают нежелательные электромагнитные помехи, они боятся влаги, пыли. Полупроводниковые твердотельные реле таких недостатков не имеют, поэтому их часто применяют в тяжелых условиях, на химическом, цементном, нефтеперерабатывающем производствах. Эти реле бесшумны и не создают вибраций, поэтому их применяют в медицинской технике. Твердотельные реле постоянного тока способны работать на частотах в десятки килогерц, поэтому их можно применять в схемах широтно-импульсного регулирования электроприводов и других мощных нагрузок.
Для переменного тока выпускаются как однофазные, так и трехфазные реле. В них имеется встроенная система отслеживания перехода напряжения через нулевое значение — именно в этот момент происходит открывание выходного симистора, что обеспечивает мягкое включение, это особенно важно для индуктивной нагрузки. Также при больших токах, порядка 100 и более ампер, габаритные размеры твердотельных реле намного меньше аналогичных по параметрам электромагнитных реле и пускателей. Широкое применение твердотельных реле немного сдерживает их цена, но преимущества настолько очевидны, что их популярность растет.
