與三極管一樣，場效應管不僅可以對模擬信號放大，也可作為控制開關使用，之所以我們將開關電路（而不是放大電路）的應用提前介紹，是因為在實際應用當中，場效應管當作開關電路應用的情況還是相對更多一些。

可以這么說，大多數讀者曾經使用過或將來會使用三極管電路進行信號放大的應用，但大多數讀者都不曾使用或將來也不會使用場效應管進行信號放大的應用。因此，我們將場效應管的開關電路詳細描述一下。

場效應管開關電路大體可分為兩大類，即 模擬開關 （Analog Switch）與 數字開關 ，前者我們在此不進行討論，讀者可參考文章《模擬開關》，而常用的數字開關電路大都使用增強型的NMOS或PMOS為核心，NMOS控制開關電路的基本結構如下圖所示：

其中，漏極電阻R1為上拉電阻，當場效應管Q1截止時將輸出電壓上拉至電源V CC （高電平），可以理解為開漏（OD）輸出結構的上拉電阻，具體可參考文章《電阻（4）之上/下拉電阻》，柵極串聯電阻R2為限流電阻，防止輸入電壓變換的瞬間導致柵極電流超額而損壞場效應管，下拉電阻R3用來確保無輸入信號（即懸空）時場效應管處于截止狀態。

此開關電路的基本原理很簡單！當輸入信號Vi為低電平“L”時，場效應管Q1處于截止狀態，輸出電壓Vo由漏極電阻R1上拉為電源VCC（高電平），此時場效應管Q1相當于一個處于斷開狀態的開關，如下圖所示：

當輸入信號Vi為高電平“H”時，場效應管Q1處于導通狀態，輸出電壓Vo被場效應管下降至低電平，此時場效應管Q1相當于一個處于閉合狀態的開關，如下圖所示：

場效應管開關應用電路的要求主要有兩點，其中之一是限流電阻R2的阻值，需要根據開關頻率、前級驅動能力、柵-源電容CGS等因素來決定，其中CGS與柵極電阻相當于一個RC充放電電路。一般來講，對于開關頻率相對較高的應用，限流阻值R2一般為十幾歐姆～幾百歐姆，換言之，限流電阻R2的阻值是比較小的，如下圖所示：

場效應管的導通速度在很大程序上取決于CGS的充放電常數，柵極電阻越大，則CGS充放電速度越慢，場效應管的開關速度也就慢下來了，當然，限流電阻也不能太小，具體得根據實際情況決定，如果開關頻率很低的話，弄個1K以上都沒有太大的影響。

而要求之二是輸入的電壓幅值。任何場效應管的柵-源電壓VGS都是有極限值的，如下圖所示（來自ALPHA & OMEGA的NMOS管AO3400數據手冊），柵-源電壓不應超過最大極值，此值一般為12V左右。

這種開關電路的用法主要有兩種，其中之一就是將具體的負載（如電燈泡、馬達、電磁閥、繼電器、蜂鳴器等等）代替漏極電阻R 1 ，這樣輸入信號Vi高低電平就可以控制負載是否供電，如下圖所示為電燈泡控制開關電路：

當輸入為低電平“L”時，場效應管Q1是截止的，因此電燈泡兩端是沒有電壓的，當輸入為高電平“H”時，場效應管Q1是導通的，此時電源VCC施加到電燈泡兩端，如下圖所示：

電燈泡是阻性負載（相當于一個電阻），如果換成是感性負載，我們還必須在感性負載兩端反向并聯一個二極管，如下圖所示繼電器應用電路：

因為感性負載相當于一個電感，當場效應管由導通變為截止時，電感中的電流將會產生突變，如果此時沒有一個電流回路慢慢使電流下降，電感兩端將產生很高的反向電動勢，并聯的二極管D1即用來為感性負載續流（防止場效應管Q1被擊穿的同時也可以保護繼電器本身），因而稱之為續流二極管，如下圖所示：

開關電路的另一個用法是作為高速開關，如BUCK變換器中的開關管，如下圖所示（來自TI公司電源芯片TPS56120X數據手冊）

我們用下圖所示開關電路仿真一下：

其相關波形如下圖所示：

還有一種PMOS開關電路，它的典型應用電路如下圖所示：

這種電路一般用在電源控制應用中，比如消費類電子待機時的控制開關管，它的原理也比較簡單，在分析時只需要注意一點：PMOS管的柵-源電壓V GS在零電壓時為截止的，而VGS為負電壓時是導通的 。

當輸入為低電平“L”時，三極管Q1是截止的，對于場效應管開關電路而言，三極管相當于不存在，場效應管Q2的柵極與源極通過電阻R1連接在一起，換句話說，柵-源電壓VGS等于零電壓，此時場效應管Q2是截止的，相當于一個處于斷開狀態的開關，如下圖所示：

當輸入為高電平“H”時，三極管Q1是飽和導通的，場效應管Q2的柵極電壓約為0V，換言之柵-源電壓約為（-V IN ），此時場效應管Q2是導通的，相當于一個處于導通狀態的開關，如下圖所示：

與NMOS開關管一樣，我們也可以用PMOS開關管點亮燈泡，如下圖所示：

至于其原理比較簡單，我們就不再介紹了，與NMOS開關電路同樣需要注意的是：柵-源電壓不能超過其極限值。如果輸入電壓VIN超過柵-源極限值（比如15V、24V、36V等等），此開關電路就不能直接使用，怎么辦？很簡單，用電阻分壓就可以了，如下圖所示：

這里我們有一個問題：PMOS管與NMOS管在開關應用的時候有區別嗎？答案是肯定的！從網上搜一下就有類似這樣的信息：PMOS比NMOS的導通電阻R DS(ON) 高、速度慢、價格貴等等，但是為什么會有這些差別呢？