MOSFET作為開關的工作原理和優(yōu)勢 MOSFET開關電路圖

一、MOSFET作為開關的基本概念

MOSFET，全稱為金屬-氧化物-半導體場效應晶體管，是一種電壓控制的開關器件。它的工作原理是，通過在柵極施加電壓，控制漏極和源極之間的電流。當柵極施加的電壓為正時，會形成一個電場，使得漏極和源極之間形成導電通路，從而形成電流。當柵極施加的電壓為負時，電場會被抑制，導致漏極和源極之間的電流無法流通。因此，MOSFET在電路中起到開關的作用，可以控制電路的通斷。

MOSFET作為開關具有許多優(yōu)點，例如高開關速度、低驅動電壓、低開關損耗等。這些優(yōu)點使得MOSFET在電源變換器中有廣泛的應用，如直流-直流變換器、交流-直流變換器和交流-交流變換器等。在這些電源變換器中，MOSFET作為開關主要用于調整輸出電壓和電流。通過控制MOSFET的開關狀態(tài)，可以實現(xiàn)對輸出電壓和電流的精確調節(jié)。

二、MOSFET作為開關的工作原理

MOSFET開關的操作基于某些主要模式，主要是截止區(qū)和飽和區(qū)。

MOSFET作為開路：當柵源電壓VGS小于閾值電壓VT時，也就是VGS < VT，MOSFET處于截止區(qū)。由于VGS < VT，不會在通道中形成導電通路，導致無法通過MOSFET進行電流。此時，MOSFET像一個開路一樣工作，邏輯上處于“OFF”狀態(tài)。

MOSFET作為短路： 當我們增加柵源電壓VGS，使其大于閾值電壓VT，此時VGS > VT，那么MOSFET開始導通，并隨著湍流電壓VDS的增加，漏電流ID線性增加，直到達到飽和點，形成了歐姆區(qū)。在該區(qū)間之后，即便繼續(xù)提升漏源電壓VDS，漏電流ID也保持恒定，不再發(fā)生變化。這個操作區(qū)間被稱為飽和區(qū)，此時MOSFET表現(xiàn)得就像一個短路（關閉的開關）一樣，邏輯上處于“ON”狀態(tài)。

對于開關應用來說，MOSFET的設計很大程度上依賴于驅動電路的部署。驅動電路，例如微控制單元（MCU），為MOSFET提供了必要的柵極驅動電壓，一般情況下，這個電壓會更改MOSFET的工作狀態(tài)，使其在開路和短路狀態(tài)間進行快速切換，從而實現(xiàn)開關功能。

三、MOSFET作為開關的優(yōu)勢

MOSFET作為開關的優(yōu)勢主要包括以下幾個方面：

1. 高開關速度：MOSFET的開關速度非?？欤梢栽诩{秒級別內完成開關動作。這使得MOSFET在需要高速切換的電路中具有很高的應用價值。
2. 低驅動電壓：相對于其他類型的開關器件，MOSFET的驅動電壓較低。這可以降低驅動電路的復雜性，并減小驅動電路的功耗。
3. 低導通電阻：當MOSFET處于導通狀態(tài)時，其內部的電阻非常低，使得MOSFET的導通損耗非常小。這有助于提高電路的效率。
4. 易于集成：由于MOSFET的結構簡單，因此易于與其他電子元件集成在一起，形成功能強大的集成電路。
5. 可靠性高：MOSFET的可靠性較高，能夠在高溫、低溫、高壓、高濕度等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。

綜上所述，MOSFET作為開關的優(yōu)勢包括高開關速度、低驅動電壓、低導通電阻、易于集成和可靠性高等。這些優(yōu)點使得MOSFET在電子設備和電路中得到了廣泛應用。

四、MOSFET開關電路圖

N溝道MOSFET

如上，N溝道MOSFET開關電路圖。

當按下按鈕時，LED亮起。1kΩ 電阻充當下拉電阻，將柵極電壓保持在與電池負極端子相同的電位，直到按下按鈕。這會在柵極施加正電壓，打開漏極和源極引腳之間的通道，并允許電流流過 LED。

P溝道MOSFET

如上，P溝道MOSFET開關電路圖。

五、MOSFET的開關模型

這個MOSFET相當于是一個電控的開關，開關特性完全類似于力控開關，力控開關可以實現(xiàn)邏輯門的運算還有功能，我們用電控開關一樣可以實現(xiàn)功能