详细讲解MOS管工作原理
MOS管工作原理详解
MOS管工作原理详解MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）又称金属氧化物半导体场效应电晶体管，是一种主要的功率设备，广泛应用于电路中的功率放大、信号处理、开关和逆变等领域。
它具有低功耗、高速度和高可靠性等优点，并且能够在广泛的工作温度范围内工作。
MOSFET的工作原理可以分为四个阶段：恒压、导通、耗尽和饱和。
以下将详细解释每个阶段的工作原理。
1.恒压阶段：当MOS管没有电压施加在栅极和源极之间时，栅极和源极之间形成一个反向偏置结，称为反型结，此时MOSFET处于恒压状态。
在这个阶段，电势差的引导区内几乎没有电子或空穴的流动。
2.导通阶段：当一个正的栅极电压施加在栅极上时，栅极和源极之间的势垒被降低，使得在MOSFET的通道中形成一个导电路径。
当有一个正的电压施加在源极和漏极之间时，导电路径上的电流将开始流动。
在这个阶段，MOSFET处于导通状态。
3.耗尽阶段：当漏极电压增加到反型结的反向击穿电压时，即使栅极电压较高，电流也会被阻断。
此时，MOSFET处于耗尽状态，导电通道断开。
4.饱和阶段：当正的栅极电压施加在栅极上，并且相同电压施加在源极和漏极之间时，MOSFET处于饱和状态。
在这个阶段，导电通道处于最大导通状态，电流可以尽量流过。
MOSFET的工作原理依赖于其栅极和源极之间的电压和电流，控制栅极电压可以改变MOSFET的导电特性。
通过改变栅极电压的幅度和极性，可以控制MOSFET的导电通道的开闭，从而控制MOSFET的导通或阻断。
这种特性使MOSFET成为一种非常适合用作开关的器件。
此外，MOSFET还具有一些其他特点，例如低输入电流、高输入阻抗、低噪声和快速响应等。
这些特点使MOSFET在很多应用中得到广泛应用，包括功率放大器、开关电源、电机驱动器等。
总结起来，MOSFET的工作原理是通过控制栅极电压来改变导电通道的开闭状态，从而控制MOSFET的导通和阻断。
MOS管工作原理详细讲解
MOS管工作原理详细讲解MOS管，即金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种重要的电子器件，广泛应用于各种电路中。
其工作原理是利用金属-氧化物-半导体的结构来实现电流的控制和放大。
MOS管的结构包括：金属基片、氧化层和半导体层。
金属基片作为整个晶体管的主要载流子通道，氧化层用于隔离金属基片和半导体层，同时承受着场效应电路中的控制电压，半导体层作为控制电压的接收器。
MOS管的工作原理可以分为三个阶段：截止区、增强区和饱和区。
在截止区，当MOS管的栅电压低于阈值电压时，没有足够的电子进入沟道区域，电子通路被截断，无法形成导电通路，MOS管的电阻十分高，相当于一个断路，电流几乎为零。
当栅电压高于阈值电压时，MOS管进入增强区。
在这个区域，随着栅电压的增加，沟道中的自由电子越来越多，电子通路逐渐形成，电阻也开始降低。
当达到一定的栅电压时，电阻达到最小值，此时沟道已经完全形成，MOS管可导通大量电流。
随着栅电压的继续增加，MOS管进入饱和区。
在这个区域，增加栅电压不再能够显著改变沟道中自由电子的浓度，电流基本保持不变，此时MOS管的电阻达到最小值。
可以将饱和区看作是增强区的延伸，两者没有明显的分界线。
通过调节栅电压，可以实现对MOS管的控制。
当栅电压低于阈值电压时，MOS管截止，没有电流通过；当栅电压高于阈值电压时，沟道中的电子浓度与栅电压成正比，电流通过MOS管；当栅电压进一步增大，MOS管进入饱和区，电流几乎不再增加。
MOS管具有许多优点，如高输入电阻、低功耗、噪声小、电压增益高等，因此得到了广泛的应用。
在数字电路中，MOS管被用作开关，可以实现逻辑门的功能；在模拟电路中，MOS管可以作为电流放大器使用；同时，MOS管还可以用于制作存储器、微处理器、操作放大器等各种集成电路。
总之，MOS管的工作原理是通过控制栅电压来改变沟道中自由电子的浓度，从而实现电流的控制和放大。
通过调节栅电压，可以使MOS管处于截止、增强或饱和区，实现不同的电路功能。
通俗易懂讲解MOS管
通俗易懂讲解MOS管什么是MOS管？MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，即金属氧化物半导体型场效应管，属于场效应管中的绝缘栅型。
因此，MOS管有时被称为绝缘栅场效应管。
在一般电子电路中，MOS管通常被用于放大电路或开关电路。
1、MOS管的构造在一块掺杂浓度较低的P型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作为漏极D和源极S。
然后在漏极和源极之间的P型半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅（Si02）绝缘层膜，在再这个绝缘层膜上装上一个铝电极，作为栅极G。
这就构成了一个N沟道（NPN型）增强型MOS管。
显然它的栅极和其它电极间是绝缘的。
图1-1所示 A 、B分别是它的结构图和代表符号。
同样用上述相同的方法在一块掺杂浓度较低的N型半导体硅衬底上，用半导体光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的P+区，及上述相同的栅极制作过程，就制成为一个P沟道（PNP型）增强型MOS 管。
下图所示分别是N沟道和P沟道MOS管道结构图和代表符号。
2、MOS管的工作原理增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。
当栅-源电压VGS=0时，即使加上漏-源电压VDS，总有一个PN结处于反偏状态，漏-源极间没有导电沟道（没有电流流过），所以这时漏极电流ID=0。
此时若在栅-源极间加上正向电压，即VGS＞0，则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场，由于氧化物层是绝缘的，栅极所加电压VGS无法形成电流，氧化物层的两边就形成了一个电容，VGS等效是对这个电容充电，并形成一个电场，随着VGS逐渐升高，受栅极正电压的吸引，在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道，当VGS大于管子的开启电压VT（一般约为 2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极电流ID，我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压，一般用VT表示。
MOS管电路工作原理及详解
MOS管电路工作原理及详解MOS管，全称金属氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor），是一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电路中，如放大、开关和逻辑电路等。
其工作原理和详解如下。
MOS管是一种固态电子器件，由金属栅、氧化物绝缘层和半导体管道构成。
工作时，栅极的电势可以控制管道中的电流流动。
当栅极电压Vgs为零，即不施加任何电压时，MOS管处于截止状态，不导电。
当施加正电压到栅极，即Vgs > 0时，形成一个正电场，吸引电子进入通道，导致N型沟道中电子增加，电荷密度增加，电流开始流动，MOS管进入导通状态。
而当施加负电压到栅极，即Vgs < 0时，形成一个负电场，把放在绝缘氧化物界面的电子吸引到栅极区域，减少沟道中电子数目，导致电流减小，MOS管进入截止状态。
因此，通过改变栅极电压，可以控制MOS管的导电特性。
MOS管有两种类型：P型MOS（PMOS）和N型MOS（NMOS）。
在PMOS 中，栅极为N型半导体，通道为P型半导体；而在NMOS中，栅极为P型半导体，通道为N型半导体。
两种类型的MOS管具有不同的导通方式。
对于PMOS，当栅极电压为负值（Vgs < 0），P型沟道会形成一个电子空穴击穿区域，通道中的电子将被拉入空穴区域，电流减小。
而当栅极电压为正值（Vgs > 0），击穿区域的电子将会被驱逐回通道，创造一个恢复的电子空穴区域，电流增加。
所以，PMOS管的导通与栅极电压是相反的。
对于NMOS，当栅极电压为负值（Vgs < 0），P型沟道中的电子将被排斥到源极区域，通道被堵塞，电流减小。
而当栅极电压为正值（Vgs > 0），电子将被吸引到沟道并形成导电路径，电流增加。
因此，NMOS的导通与栅极电压是一致的。
MOS管的导通特性由其工作区域决定，通常可分为三个区域：截止区、饱和区和线性区。
MOS管工作原理及芯片汇总
MOS管工作原理及芯片汇总MOS管，即金属氧化物半导体场效应管，是一种重要的半导体器件，广泛应用于电子电路中。
MOS管的工作原理基于场效应，在芯片中具有许多应用。
MOS管的工作原理主要涉及两个关键元件：金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和金属-氧化物-半导体电容（MOS电容）。
MOSFET包括源极、栅极和漏极三个区域，将电压施加在栅极上可以控制栅极和漏极之间的电流。
MOS电容则是通过调节电压来改变栅极和源、漏之间的电荷。
当施加正向电压到栅极时，通过栅极和漏极之间形成一个通道，电流可以从源极流向漏极，这种情况下MOSFET被称为“通”。
当施加负向电压到栅极时，电场将阻碍电流通道的形成，从而使MOSFET处于“关”态。
通过调整栅极电压，可以灵活地控制MOSFET的导通和截止，从而实现对电路的控制。
MOS管有许多不同种类，如MOSFET中的增强型和耗尽型，以及CMOS （互补金属氧化物半导体）结构中的NMOS（N型金属氧化物半导体）和PMOS（P型金属氧化物半导体）等。
在芯片中，MOS管被广泛应用于逻辑电路、电源管理、模拟信号处理和存储单元等方面。
在逻辑电路中，MOS管常用于构建逻辑门和触发器，如与门、或门、非门和RS触发器等。
在电源管理方面，MOS管被用于实现功率开关、电源转换和互连等功能。
在模拟信号处理中，MOS管广泛应用于运算放大器、滤波器和开关电源等电路。
在存储单元方面，MOS管被应用于静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）等。
此外，MOS管还可以应用于射频（RF）电路和高速电路中。
在RF电路中，MOS管被用于放大射频信号、混频和频率合成等任务。
在高速电路中，MOS管可能构成时钟信号的驱动器、缓冲器和多路复用器等。
总之，MOS管是一种基于场效应的半导体器件，通过调节栅极电压实现对电流的控制。
在芯片中，MOS管被广泛应用于逻辑电路、电源管理、模拟信号处理和存储单元等方面。
mos管的工作原理
mos管的工作原理MOS管的工作原理。
MOS管，即金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种常用的半导体器件，广泛应用于集成电路和电子设备中。
它的工作原理是基于半导体材料的特性和场效应的原理，通过控制栅极电场来调节漏极和源极之间的电流，实现信号放大、开关控制等功能。
MOS管由金属-氧化物-半导体三层结构组成，其中金属层作为栅极，氧化物层作为绝缘层，半导体层作为导电层。
当在栅极上加上一定电压时，栅极与半导体之间就会形成一个电场，这个电场会影响半导体内部的载流子分布，从而改变漏极和源极之间的电流。
MOS管的工作原理可以简单描述为，当栅极上施加正电压时，形成的电场会吸引半导体内的自由电子，使得漏极和源极之间形成导通通道，电流可以通过；而当栅极上施加负电压时，电场会排斥自由电子，导致通道关闭，电流无法通过。
在实际应用中，MOS管可以用作放大器、开关、逻辑门等功能。
在放大器中，通过调节栅极电压，可以控制漏极和源极之间的电流，实现信号的放大；在开关中，通过控制栅极电压，可以实现开闭状态的切换；在逻辑门中，可以根据输入信号的不同，控制输出信号的高低电平。
除了基本的工作原理外，MOS管还有一些特殊的工作模式，如饱和区和截止区。
在饱和区，栅极电压足够高，使得漏极和源极之间的电流达到最大值；而在截止区，栅极电压不足，导致电流几乎为零。
这些特殊的工作模式为MOS管的应用提供了更多的可能性。
总的来说，MOS管作为一种重要的半导体器件，其工作原理基于场效应的调节原理，通过控制栅极电场来实现电流的调节和控制。
在实际应用中，MOS管可以实现信号放大、开关控制等功能，对于现代电子设备的发展具有重要意义。
通过深入理解MOS管的工作原理，可以更好地应用它，推动电子技术的发展。
mos管工作原理简述
mos管工作原理简述MOS（Metal-Oxide-Semiconductor）管是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子设备中。
它是由金属、氧化物和半导体材料组成的结构。
MOS管的工作原理是通过控制栅极电压来控制漏极电流，从而实现开关功能。
下面将对MOS管的工作原理进行简述。
MOS管的结构由源极、漏极、栅极和氧化物组成。
源极和漏极之间是一个三层结构的半导体，称作渠道。
渠道的性质决定了MOS管的导电特性。
而栅极位于渠道和氧化层之间，负责控制渠道中的电流。
MOS管的工作原理基于两个重要的现象：扩散和漂移。
当栅极施加正电压时，栅极和渠道之间的氧化层中会形成一个正电场。
由于电场力的作用，N型MOS（NMOS）管中的电子会向渠道靠近，导致漏极电流的增加。
相反，当栅极施加负电压时，栅极和渠道之间的氧化层中会形成一个负电场，导致漏极电流的减少。
而对于P型MOS（PMOS）管，则是相反的情况。
栅极电压的改变会导致渠道中电子浓度的变化，进而影响漏极电流的大小。
当栅极电压较高时，漏极电流相对较大，使得MOS管处于导通状态。
但当栅极电压较低时，漏极电流变得非常小，使得MOS管处于截止状态。
MOS管的工作原理可以通过以下几个方面来解释：1. 动态的电场控制：通过改变栅极电压，能够改变MOS管中电子的浓度分布，从而控制导通或截止状态。
2. 阻挡层和通道：MOS管的导电特性取决于渠道是否被导电，而渠道是否被导电又取决于栅极电压。
栅极电压足够高时，栅极下方的氧化层会被突破，形成“阻挡层”，使得渠道导电。
否则，渠道被“挤出”，形成“截止状态”。
3. 控制漏极电流：当MOS管处于导通状态时，漏极电流由渠道中的载流子浓度和移动率决定。
通过控制栅极电压，可以调节渠道中的载流子浓度和移动率，从而控制漏极电流的大小。
4. 双向导通性：由于MOS管的结构特点，它不但可以实现从源极到漏极的导电，也可以实现从漏极到源极的导电。
也就是说，MOS管是一个双向导电开关。
MOS管工作原理讲解
MOS管工作原理讲解MOS管，即金属-氧化物-半导体场效应管，是一种常见的场效应晶体管（FET）。
它由金属源极、漏极和栅极三个主要部分组成。
MOS管的工作原理是通过改变栅极电压来控制漏极电流。
MOS管的核心部分是氧化层，它位于金属栅极和半导体基底之间。
氧化层是一种绝缘体材料，通常使用二氧化硅（SiO2）。
当栅极施加电压时，该电压通过氧化层作用于半导体基底，形成一个电场。
当栅极电压较低时，栅极电场不足以影响基底中的电子状态。
此时，基底中的电子自由地从源极向漏极漂移，形成漏极电流。
这种情况下，MOS管处于开启状态，漏极电流的大小由源极-漏极之间的电压及基底材料的特性决定。
当栅极电压较高时，栅极电场能够将氧化层下面的基底区域形成一个以栅极为中心的高电子浓度区域，称为沟道区。
这个区域的电子会形成一个导电通道，使得源极和漏极之间形成导电路径。
此时，MOS管处于导通状态，漏极电流较大。
因此，MOS管的导通状态是由栅极电压决定的。
较高的栅极电压会形成更强的电场，进一步增强沟道区的导电能力，从而导致更大的漏极电流。
反之，较低的栅极电压会减小沟道区的导电能力，导致漏极电流减小或完全阻断。
MOS管的工作原理还与栅极与基底之间的接触结构和栅极材料的性质相关。
栅极与基底之间的接触结构对栅极电场的传递、氧化层的质量和沟道区的形成都起着重要的作用。
另外，栅极材料的选择也会影响MOS管的性能。
金属栅极常用的材料有铝、铬等，而高性能MOS管常使用聚硅藻酸酯或多晶硅等材料作为栅极。
需要注意的是，MOS管具有极高的输入电阻，即栅极与基底之间的氧化层能够有效隔离电流，从而减小输入电流。
这使得MOS管在集成电路中具有广泛应用。
由于MOS管工作原理的特性，它可以用于模拟和数字电路，包括放大器、开关电路、时钟驱动器等。
综上所述，MOS管通过改变栅极电压来控制漏极电流。
栅极电场能够在氧化层下形成一个导电通道，使得源极和漏极之间形成导电路径，从而实现MOS管的导通。
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详细讲解MOSFET管驱动电路在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。
包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小，且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。
下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。
这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。
顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC 时的情况（高端驱动）。
但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。
选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗。
现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，几毫欧的也有。
MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。
MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失是电压和电流的乘积，叫做开关损失。
通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也就很大。
缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失；降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。
这两种办法都可以减小开关损失。
4，MOS管驱动跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。
这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到，在GS，GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。
对电容的充电需要一个电流，因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。
选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。
而高端驱动的MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同，所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V。
如果在同一个系统里，要得到比VCC大的电压，就要专门的升压电路了。
很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。
而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。
现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域里，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs。
讲述得很详细，所以不打算多写了。
5，MOS管应用电路MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动，也有照明调光。
现在的MOS驱动，有几个特别的需求，1，低压应用当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be有0.7V左右的压降，导致实际最终加在gate上的电压只有4.3V。
这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。
同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2，宽电压应用输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。
这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。
为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内臵了稳压管强行限制gate电压的幅值。
在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。
同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。
3，双电压应用在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或者3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。
两个电压采用共地方式连接。
这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2中提到的问题。
在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出要求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。
于是我设计了一个相对通用的电路来满足这三种需求。
电路图如下：图1 用于NMOS的驱动电路图2 用于PMOS的驱动电路这里我只针对NMOS驱动电路做一个简单分析：Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。
Q1和Q2组成了一个反臵的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。
R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位臵。
Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh 和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。
R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。
这个数值可以通过R5和R6来调节。
最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS 管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。
必要的时候可以在R4上面并联加速电容。
这个电路提供了如下的特性：1，用低端电压和PWM驱动高端MOS管。
2，用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。
3，gate电压的峰值限制4，输入和输出的电流限制5，通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。
6，PWM信号反相。
NMOS并不需要这个特性，可以通过前臵一个反相器来解决。
在设计便携式设备和无线产品时，提高产品性能、延长电池工作时间是设计人员需要面对的两个问题。
DC-DC转换器具有效率高、输出电流大、静态电流小等优点，非常适用于为便携式设备供电。
目前DC-DC转换器设计技术发展主要趋势有：（1）高频化技术：随着开关频率的提高，开关变换器的体积也随之减小，功率密度也得到大幅提升，动态响应得到改善。
小功率DC-DC转换器的开关频率将上升到兆赫级。
（2）低输出电压技术：随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作电压越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的要求。
这些技术的发展对电源芯片电路的设计提出了更高的要求。
首先，随着开关频率的不断提高，对于开关元件的性能提出了很高的要求，同时必须具有相应的开关元件驱动电路以保证开关元件在高达兆赫级的开关频率下正常工作。
其次，对于电池供电的便携式电子设备来说，电路的工作电压低（以锂电池为例，工作电压2.5～3.6V），因此，电源芯片的工作电压较低。
MOS管具有很低的导通电阻，消耗能量较低，在目前流行的高效DC－DC芯片中多采用MOS管作为功率开关。
但是由于MOS管的寄生电容大，一般情况下NMOS开关管的栅极电容高达几十皮法。
这对于设计高工作频率DC－DC转换器开关管驱动电路的设计提出了更高的要求。
在低电压ULSI设计中有多种CMOS、BiCMOS采用自举升压结构的逻辑电路和作为大容性负载的驱动电路。
这些电路能够在低于1V 电压供电条件下正常工作，并且能够在负载电容1～2pF的条件下工作频率能够达到几十兆甚至上百兆赫兹。
本文正是采用了自举升压电路，设计了一种具有大负载电容驱动能力的，适合于低电压、高开关频率升压型DC－DC转换器的驱动电路。
电路基于Samsung AHP615BiCMOS工艺设计并经过Hspice仿真验证，在供电电压1.5V ，负载电容为60pF时，工作频率能够达到5MHz以上。
自举升压电路自举升压电路的原理图如图1所示。
所谓的自举升压原理就是，在输入端IN输入一个方波信号，利用电容Cboot将A点电压抬升至高于VDD的电平，这样就可以在B端输出一个与输入信号反相，且高电平高于VDD的方波信号。
具体工作原理如下。
当VIN为高电平时，NMOS管N1导通，PMOS管P1截止，C点电位为低电平。
同时N2导通，P2的栅极电位为低电平，则P2导通。
这就使得此时A点电位约为VDD，电容Cboot两端电压UC≈VDD。
由于N3导通，P4截止，所以B点的电位为低电平。
这段时间称为预充电周期。
当VIN变为低电平时，NMOS管N1截止，PMOS管P1导通，C点电位为高电平，约为VDD。
同时N2、N3截止，P3导通。
这使得P2的栅极电位升高，P2截止。
此时A点电位等于C点电位加上电容Cboot两端电压，约为2VDD。
而且P4导通，因此B点输出高电平，且高于VDD。
这段时间称为自举升压周期。
实际上，B点电位与负载电容和电容Cboot的大小有关，可以根据设计需要调整。
具体关系将在介绍电路具体设计时详细讨论。
在图2中给出了输入端IN电位与A、B两点电位关系的示意图。
驱动电路结构图3中给出了驱动电路的电路图。
驱动电路采用Totem输出结构设计，上拉驱动管为NMOS管N4、晶体管Q1和PMOS管P5。
下拉驱动管为NMOS管N5。
图中CL为负载电容，Cpar为B点的寄生电容。
虚线框内的电路为自举升压电路。
本驱动电路的设计思想是，利用自举升压结构将上拉驱动管N4的栅极（B点）电位抬升，使得UB>VDD+VTH ，则NMOS管N4工作在线性区，使得VDSN4 大大减小，最终可以实现驱动输出高电平达到VDD。