客户提问：请恕我愚钝。我是一位物理学生，电子方面的内容与我的专业知识有些脱节，至少在我目前的学习阶段是这样的。
最近我购买了一个Mos管，打算将它用作某种“信号放大器”。我可以用Arduino来输出PWM信号，并希望将Mos管用作开关，即，根据PWM信号的变化断开和闭合。我计划将Mos管开关连接到一个用于驱动电机的120V电源（对电机来说，这个电压额定值确实有些高，我知道，但这没问题）。这样一来，我基本上就有了一个120V的PWM信号（而非5V），然后，我可以通过改变占空比来控制电机的转速。看起来很简单。我在网上看到了其他人以这种方式使用Mos管的例子。理论上（和理想情况下），我只需要Mos管像开关一样运作就行了。
但问题在于，Mos管并没有如我所愿，因为我的期间没有按照预期的方式运作。下面是我的电路图：
这个电路有点不对劲，但我不知道具体的原因。
-
根据规格书，我的Mos管中确实配有二极管。我不确定为什么要配备二极管，而且我认为它也不会产生什么影响。据我猜测，可能是因为当Mos管断开且电压反向时，积累电荷会对内部的半导体产生损害，但这种猜测并没有实际物理知识的支撑。第一个问题：为什么要配备这个二极管？
-
根据我查阅的资料，源极和栅极之间应该有一个电阻。第二个问题：为什么需要电阻？我猜想这是一种放电栅极的方法，但我不知道这是否正确，以及这对Mos管而言是否有益？
-
第三个问题：为什么这个设置不起作用？当Arduino没有连接时，栅极之间没有电压，所以电机应该没有上电。我用万用表测量时，电压显示为0V，一切看起来都很正常。
问题出现在当我将稳定的5V电源从Arduino连接到栅极时。我认为此时设置应该开始运作，但事实上并没有（我再次用万用表测量，而不是实际的电机）。为什么这个设置没有启动？
备注：是的，我知道我应该在某个位置放置一个续流二极管。但这是另一个问题；我还不知道应该把它放在哪里。而这就是我一直在用万用表而不是观察电机是否旋转的原因。
工程师答复：
你好。
你的问题的解答如下：
-
FET中的主体二极管几乎是制造过程中不可避免的产物，尽管它在各种情况下都可以非常有用。这个资源可能有点复杂，但它很好地总结了各种FET属性及其重要性。
-
虽然这是常见的做法，但从严格意义上讲并不是必需的。将电阻放在那里确实可以在没有驱动信号的情况下放电栅极，从而在这种条件下形成明确定义的“断开”状态。使栅极“浮置”容易使FET受到各种杂散信号的影响而进入闭合状态，其中最主要的是由电网产生的50/60Hz信号。在这种情况下，如果开关的功率较大，情况往往会变得糟糕。
-
一般来说，“因为某些事情做错了”才是真正原因，其次是“因为某些东西损坏了”。如果你没有将Arduino的地线连接到FET的源极，那就是第一种情况；而FET由于静电放电或其他因素而损坏则是第二种情况。FET通常会先发生短路故障，然后爆炸或变得焦黑，此时它们会变成断路。由于你没有提到这种情况，所以我认为应该是第一种情况。
电感与电流流动的变化相反，这与物体的质量与其运动的变化相反是一样的。作为一名物理学生，你应该很熟悉方程f=ma ，同样的，你也应该认识到加速度（ a ）是速度对时间的导数，即 dv/dt ，因而方程可以写成 f=mdv/dt 。 请注意，这与电感两端的电压方程非常相似，可以写成v=L*dI/dt。
在这里，“续流二极管”的作用是在FET断开时为电流提供路径，以防在电机的电感L上施加较大的dI/dt，同时防止生成超过FET规定限额的较大电压。仔细思考一下，二极管的正确位置就应该很明确了。
还要记住的是，在FET内部，栅极和半导体材料之间可能有几纳米的绝缘介质，不过这与120V电源没什么关系。但如果出现某些状况导致绝缘材料被毁，就可能导致120V电源直接连接到Arduino的I/O引脚，这很可能会产生严重后果。这时，常见的做法是使用隔离器件。