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(shù)讀者曾經(jīng)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(shù)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(shù)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(shù)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(lián)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(tài)。

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(tài)，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(tài)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(tài)，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(tài)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(jù)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(shù)，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(jù)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(shù)據(jù)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(lián)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?yōu)榻刂箷r，電感中的電流將會產(chǎn)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(chǎn)生很高的反向電動勢，并聯(lián)的二極管D1即用來為感性負載續(xù)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(xù)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(shù)據(jù)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(tài)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(tài)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(qū)別嗎？答案是肯定的！從網(wǎng)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？