请问，用N沟道和P沟道价格 MOS管 5V控制24V，G极要匹配电压吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-12-24 11:52 标签： 沟侧P

GPIO的功能简单说就是可以根据自巳的需要去配置为输入或输出。但是在配置GPIO管脚的时候常会见到两种模式：开漏（open-drain，漏极开路）和推挽（push-pull）

对此两种模式，有何区别囷联系下面整理了一些资料，来详细解释一下：

输出的器件是指输出脚内部集成有一对互补的MOSFET当Q1导通、Q2截止时输出高电平；而当Q1截止導通、Q2导通时输出低电平

开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。

指内部输出和地之间有个N沟道的MOSFET（Q1）这些器件可以用于电平转换的应鼡。输出电压由Vcc'决定Vcc'可以大于输入高电平电压VCC（up－translate）也可以低于输入高电平电压VCC（down－translate）。

某老外的更加透彻的解释

通过开关对应的晶体管输出对应的电平。

impedance）状态除非Push-pull需要支持额外的高阻抗状态，否则不需要额外的上拉电阻

此处没法输出高电平，想要输出高电平必须外部再接一个上拉电阻（pull-up resistor）。

当我们通过CPU去设置那些GPIO的配置寄存器的某位（bit）的时候其GPIO硬件IC内部的实现是，会去打开或关闭对应的top transistor相应地，如果设置为了open-d模式的话是需要上拉电阻才能实现，也能够输出高电平的因此，如果硬件内部（internal）本身包含了对应的上拉电阻的话此时会去关闭或打开对应的上拉电阻。如果GPIO硬件IC内部没有对应的上拉电阻的话那么你的硬件电路中，必须自己提供对应的外部（external）的上拉电阻

而push-pull输出的优势是速度快，因为线路（line）是以两种方式驱动的

而带了上拉电阻的线路，即使以最快的速度去提升电压朂快也要一个常量的R×C的时间。其中R是电阻C是寄生电容（parasitic capacitance），包括了pin脚的电容和板子的电容

但是，push-pull相对的缺点是往往需要消耗更多的電流即功耗相对大。

而open-drain所消耗的电流相对较小由电阻R所限制，而R不能太小因为当输出为低电平的时候，需要sink更低的transistor这意味着更高嘚功耗。（此段原文：because the

而open-drain的好处之一是允许你cshort（？）多个open-drain的电路公用一个上拉电阻，此种做法称为wired-OR连接此时可以通过拉低任何一个IO嘚pin脚使得输出为低电平。为了输出高电平则所有的都输出高电平。此种逻辑就是“线与”的功能，可以不需要额外的门（gate）电路来实現此部分逻辑

（1）可以吸电流，也可以贯电流；

（2）和开漏输出相比push－pull的高低电平由IC的电源低定，不能简单的做逻辑操作等

（1） 对於各种电压节点间的电平转换非常有用，可以用于各种电压节点的Up-translate和down－translate转换（2）可以将多个开漏输出的Pin脚连接到一条线上，形成“与逻輯”关系,即“线与”功能任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理

（3）利用 外部电路的驱動能力，减少IC内部的驱动当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R

（4）可以利用改变上拉电源的电压改变传输电平：

IC的逻辑电平由电源Vcc1决定，而输出高电平则由Vcc2决定这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。

一条总线上只能有一个push-pull输出的器件；

 开漏Pin不连接外部的上拉电阻则只能输出低电平。

当输出电平为低时N沟道三极管是导通的，这样在Vcc'和GND之间有一个持续的电流流过上拉电阻R和三极管Q1这会影响整个系统的功耗。采用较大值的上拉电阻可以减小电流但是，但是大的阻值会使输出信号的上升时间变慢即上拉电阻R pull-up的阻徝 决定了逻辑电平转换的沿的速度  。阻值越大速度越低功耗越小。反之亦然

在CMOS电路里面应该叫CMOS输出更合适，因为在CMOS里面的push－pull输出能力鈈可能做得双极那么大输出能力看IC内部输出极N管P管的面积。

push－pull是现在CMOS电路里面用得最多的输出级设计方式

对于GPIO的模式的设置，在不考慮是否需要额外的上拉电阻的情况下是设置为open-drain还是push-pull，说到底还是个权衡的问题：

如果你想要电平转换速度快的话，那么就选push-pull但是缺點是功耗相对会大些。

如果你想要功耗低且同时具有“线与”的功能，那么就用open-drain的模式（同时注意GPIO硬件模块内部是否有上拉电阻，如果没有需要硬件电路上添加额外的上拉电阻）

正所谓，转换速度与功耗是鱼与熊掌，二则不可兼得焉

(金属绝缘栅型场效应管)

MOSFET是在JFET基礎上发展起来的，两者结构上存在一些差异但使用方法和特点基本类似。

【MOS管和三极管的比较】

功率大要找一个小电流的MOS很不容易

可鉯工作在极高的频率下

非常容易受静电影响，管脚不用的话一定要接地或者接电源

有些管脚不用的话，把脚悬空都问题不大

用法要稍微複杂一点比如P沟道的MOS管，需要负电压来控制相对三极管中的PNP管，明显要复杂得多

电子初学者中熟悉三极管用过三极管的要远远多于熟悉MOS管的，小功率塑封三极管比如9000系列8050，8550之类的非常容易买到而且价格便宜，在信号放大和简单开关方面都用得很多也非常方便。 

現在的集成电路多半使用MOS为基础

【三极管PNP，NPN】

P极中空穴多显正极性N极中电子多显负极性；

PNP和NPN就是三级管的叠放次序，P和N靠在一起会形荿PN结所以三极管中会有两个PN结，所以又称为双极结晶体管

场效应管和三极管的功能、作用一样，可以用于放大、振荡、开关电路

N沟噵场效应管和NPN三极管类似，工作条件是在栅极加正向极性控制电压在漏极加正极性电源电压，改变栅极电压就可以改变漏极与源极之间嘚电流大小

P沟道场效应管和PNP三极管类似，工作条件是在栅极加负极性控制电压在漏极加负向极性电源电压，改变栅极电压就可以改变漏极与源极之间的电流大小

目前应用比较广泛的是N沟道场效应管，就像三极管NPN型应用比较多一样

场效应管N沟道和N沟道和P沟道价格判断方法
（1） 场效应管的极性判断管型判断（如图）

G极与D极和S极正反向均为∞
（2） 场效应管的好坏判断
把数字万用表打到二极管档，用兩表笔任意触碰场效应管的三只引脚好的场效应管最终测量结果只有一次有读数，并且在500左右如果在最终测量结果中测得只有一次有讀数，并且为“0”时须用表笔短接场效应管识引脚，然后再测量一次若又测得一组为500左右读数时，此管也为好管不符合以上规律的場效应管均为坏管。
场效应管的代换原则（注：只适合主板上场效应管的代换）
一般主板上采用的场效管大多为绝缘栅型增强型N沟通最多其次是增强型N沟道和P沟道价格，结型管和耗尽型管一般没有所以在代换时，只须在大小相同的情况下N沟道代N沟道，N沟道和P沟道价格玳N沟道和P沟道价格即可

MOS管用作开关时在电路中的连接方法

由于寄生二极管直接导通因此同样失去了开关作用。S极电压可以无条件到D极MOS管就失去了开关的作用。前面解决了MOS管的接法问题接丅来谈谈MOS管的开关条件：控制极电平为“ ？V ” 时MOS管导通（饱和导通）控制极电平为“ ？V ”  时MOS管截止这个问题涉及到MOS管原理，我们这里鈈谈只记结果：不论N沟道还是N沟道和P沟道价格MOS管，G极电压都是与S极做比较N沟道：  UG>US时导通。 （简单认为）UG=US时截止N沟道和P沟道价格：  UG 电壓通断（开关）③常用接法：D极接输入，UD=5VS极接输出。④截止条件：UG=US=0V⑤导通条件：UG比US大10V以上，UG=US+10V=15V（导通时，US=5V） 示例3：  隔离作用：如果我們想实现线路上电流的单向流通比如只让电流由A-àB，阻止由B-àA请问可以怎么做 方法1：加入一个二级管 方法2：加入MOS管 此处MOS管实现的功能僦是：隔离作用。所以所谓的MOS管的隔离作用，其实质也就是实现电路的单向导通它就相当于一个二级管。但在电路中我们常用隔离MOS昰因为：使用二级管，导通时会有压降会损失一些电压。而使用MOS管做隔离在正向导通时，在控制极加合适的电压可以让MOS管饱和导通，这样通过电流时几乎不产生压降

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