MOS 管从原理到推挽输出

MOSFET 工作原理

MOSFET 就是 MOS 场效应管，一般有耗尽型和增强型两种，一般由源极 S (Source), 栅极 G (Gate), 漏极 D (Drain) 三个极组成，我们一般将 漏极 D 接到电源正极，源极 S 接到电源负极

在这个图中，我们将 D 接到电源正极，S 接到电源负极，那么当 $V_{GS}$ 为正时，电子会被吸引到 N 型半导体，形成导通通道，这时候 $V_{DS}$ 为正，电流会从 D 流向 S，这时候 MOSFET 处于导通状态，我们称之为 开启状态；当 $V_{GS}$ 为负时，电子会被排斥，导通通道消失，这时候 $V_{DS}$ 为正，电流无法从 D 流向 S，这时候 MOSFET 处于截止状态，我们称之为 关闭状态。
换句话说，如果我们将 G 极通过 gpio 输入一个 高电平的话，整个三极管就会导通，电流就会从 D 流向 S，相当于一个导线；如果我们将 G 极通过 gpio 输入一个 低电平的话，整个三极管就会截止，电流就不会流动，相当于一个断路。
我们可以将一个 mos 三极管当作一个开关来用，驱动信号是输入的高低电平

PWM 波的三极管实现

我们知道，pwm 信号是一种数字信号制作的模拟信号，也就是通过在一个周期内改变不同占空比实现不同的功率输入。
那么，我们是否可以通过快速开关一个三极管实现pwm波呢？
答案是肯定的，我们可以通过快速开关一个三极管实现pwm波，这个三极管就是 MOSFET，我们可以通过改变 MOSFET 的开启时间，来改变占空比，从而实现 pwm 波。

NMOS 的几个常用参数

阈值电压 $V_{th}$

或者写作 $V_{GS(th)}$，是指当 $V_{GS}$ 达到这个电压时，MOSFET 开始导通，这个电压一般在 1V 以上
如果电压阈值太小就有可能误触发，如果电压阈值太大就有可能无法导通

通路电阻 RDSon

当 MOSFET 处于导通状态时，MOSFET 的电阻，一般在几欧姆到几十欧姆之间, rdson 越小，价格越高

寄生电容 Cgs

MOSFET 的栅源极之间的电容，一般在几十皮法到几百皮法之间，这个电容会影响 MOSFET 的开关速度

推挽输出 push-pull output

推挽输出是通过两个 MOS 管串联，在同一个输入 $V_{in}$ 的情况下，一个管子导通，另一个管子截止，这样就可以实现高电平和低电平的输出

当 $V_{in}$ 输入高电平的时候，输出电平是低电平，我们称为 “挽”; ，当 $V_{in}$ 输入低电平的时候，输出电平是高电平，我们称为 “推”

开漏输出 open-drain output

开漏输出无法真正输出高电平，即高电平时没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻完成对外驱动
从电路图上讲，开漏输出的上三极管本身永远保持关闭状态，也就是说下三极管的输入永远是一个低电平，因此在导出到外部电路的时候需要一个上拉电阻抬升电压从而实现符合需求的控制电压输出
例如一个推挽输出的电压是 5V, 但是外部控制器只接受 3v3 那么我们就需要使用开漏配合新的上拉电阻进行电平转换