N MOS 开关#

和 NPN 三极管控制 LED 的电路结构一一对应——D 对应集电极、S 对应发射极。

1
VCC(5V) ──[ LED ]──[ 限流电阻 ]── D
2
                                  │  N MOS
3
             控制端 ───────────── G
4
                                  S
5
                                  │
6
                                 GND

数值验算：开关闭合 → VG = 5V、VS = 0V → Vgs = 5V；设 Vgs(th) = 2V → 导通，LED 亮。

P MOS 开关#

和 PNP 三极管电路逻辑相似——S 接电源端，D 下方接电阻 + LED 到地。

数值验算：S = 5V，G 经电阻接开关到 GND，开关闭合 → VG = 0V → Vgs = 0 − 5 = −5V；设 Vgs(th) = 2V（对应 −2V）→ 满足导通条件，LED 亮。

核心区别#

三极管是电流控制电流，必须先有 Ib 才有 Ic；MOS 管是电压控制电流，只要 Vgs 够就行。

1
三极管：B 极必须加限流电阻，否则 5V 怼上去瞬间烧管
2
MOS 管：G 极可以不加（导通时 G–S 之间没有电流）

MOS 的 G 极为什么可以不加限流电阻：G–S 之间是绝缘的，导通时没有电流流过，不存在「限流」的需求。实物演示中确实没加任何电阻。

实物演示#

MOS 管与三极管的封装外形一模一样（都是 TO-92 这种）。封装就是芯片的衣服。

接上 5V 电源、GND，灯不亮；把 G 那一点接到 VCC → 灯亮；手放开 → 灯灭。

引申#

MOS 导通后自身不消耗驱动电流，所以低功耗芯片内部大多采用 MOS 结构。

现象#

最简单的 MOS 开关电路（5V + LED，G 经开关接 5V）：按理论开关断开就该灭，但实际开关断开后 LED 继续亮。

原因#

1
开关闭合时：G = 5V、S = 0V
2
           → G–S 寄生电容被充到 5V
3
           → Vgs 电压就等于该电容电压，故仍满足导通
4
开关断开后：G 往上是断开的开关、往下是绝缘层
5
           → 电容没有放电回路
6
           → Vgs 仍保持约 5V → 继续导通

为什么是缓慢下降#

任何绝缘材料都不可能 100% 绝缘，总有一点漏电流。寄生电容靠 MOS 内部漏电流慢慢放电，最终也会关断，但有明显延时。

仿真演示：G 极电压 4.95V → 4.94V → 4.93V… 缓慢下降。

实物演示（降低曝光后可见）：G 接到电源灯亮，手一离开灯是慢慢慢慢灭的，不是立刻灭。

和三极管对比#

三极管是电流控制型，自身持续消耗电流，控制信号一撤走就快速消耗掉电容能量，立刻灭；MOS 是电压控制型，栅极绝缘，电容没地方放电，慢慢灭。

解决：G–S 之间加一个电阻#

给寄生电容提供放电回路。

一般加 100K。加小了，开关闭合期间电阻会一直耗能，损耗大；加这么大还够快，是因为寄生电容一般是 pF 级别，很小。

1
τ = RC = pF × 100K = 微秒级

微秒对人是一瞬间，对电路不算特别快。

进一步加速：推挽驱动#

用一个专用芯片，内部就是两个开关——一个接 VCC、一个接 GND，对 G 极电容快速充放电，实现快速开关。

三极管侧同样要加电阻#

作用是抗干扰：实物演示中三极管基极不加电阻时，手摸上去灯会闪——工频干扰在人体上感应出电荷，导致三极管不断闪烁。

实物验证#

在 G–S 之间缠上一个 100K 电阻后，开关闭合再断开，LED 立刻熄灭，「慢慢变暗」的现象消失。

坑#

不要想当然认为 MOS 开关跟三极管一样设计就行。有些 MOS 管的漏电特性非常好，不加放电回路时，开关断开后能持续导通十几秒（实际遇到过这种现场）。

方向先记牢#

1
N MOS 体二极管：从 S 指向 D
2
P MOS 体二极管：从 D 指向 S

案例：P MOS 控制电池供电开关#

设 P MOS 的 Vgs(th) = 3V；电池输入 6V。

1
三极管断开：G = 6V、S = 6V、Vgs = 0  → MOS 断开，负载无电
2
三极管导通：G ≈ 0.3V、S = 6V，满足条件 → MOS 导通，6V 送到负载

双路供电的坑#

逻辑是检测到外部电源接入就断开 MOS，让电池不再供电。

外部电源 6V，电池用久后降到 5.5V：

1
MOS 断开后，外部 6V 会经过体二极管给电池充电（设体二极管压降 0.5V）
2
若电池掉到 5V，6V 经二极管给 5V 供电，会有很大的电流

仿真实测：正常供电时负载电流约 6mA；接入外部电源后约 6A（就是给电池充电的电流）。后果要么电池坏掉，要么 MOS 坏掉。

解决办法一：把 MOS 调换方向（S/D 对调）#

1
开关闭合：依旧约 6mA  ✓
2
电池降到 5V、切到外部电源：只有 36pA（相当于没有）✓

代价（必须注意）：换向之后，该 P MOS 不能再关断电池对外的供电——即使开关断开，电池仍会经体二极管给负载供电，无法完全关闭。

解决办法二：再加一个 P MOS 反向串联#

利用体二极管与体二极管相互抵消，从而彻底关断。

仿真踩坑记录：第一次接线时电阻画错位置——这个电阻一定要加在 G–S 之间。

1
只换向：开关断开后仍有电流（约 4.8V 处），说明「没有关死」
2
加第二个反向 MOS：默认无电压；闭合有电压；再断开就没电流、电压≈0；
3
                 从另一侧送电同样只有 pA 级电流 ✓

总原则#

只要电路里用到 MOS 管——第一考虑寄生电容，第二考虑寄生体二极管。

设计完电路后，要把二极管加进来，推演 MOS 断开时二极管会给电路带来什么影响。

这两个东西非常容易导致电路出问题；即使「用多一个 MOS 去控制体二极管」，也一样会遇到同类问题。