电平转换电路中二极管起什么保护作用

Question

如上图的这样一个电平转换电路，如果在N-FET的栅极和漏极间加一个二极管，二极管的具体作用是什么呢？还有为什么不可以把两个供电电压（5V和3.3V）调换呢？感谢解答！

Answer 1

我把二极管给加上了，一定是这个方向的，要不二极管一直导通，也没什么作用了。

先说3.3转5吧，也就是信号从B输入，从A输出。当B输入0电平（接地）时，MOS栅极和源极之间接3.3V正偏压，MOS导通，A点和B点电位相等，也是0电平；当B输入1电平（3.3V）时，MOS栅极和源极之间是0偏压，MOS截止，A点电位等于5V。这个过程中D始终反偏，没有什么作用。

再看5转3.3，也就是从A输入，从B输出。当A输入0电平（接地）时，3.3V直接通过二极管D流向A（显然这里出了问题，会导致二极管烧毁，所以我把电路改了，二极管接下面了，如下面那个图）

接着说，3.3V通过R1，D流向A，这样B比A高大约0.7V，同时由于MOS栅极和漏极之间接了正偏压，所以MOS反向导通，拉低B的电平为0，；当A输入1电平（5V）时，二极管截止，MOS反偏也截止，所以B输出3.3V高电平。

至于那个二极管，加上它的作用只是在A输入低电平时，由于MOS的栅极电容导致MOS导通滞后于输入信号，这个二极管可以弥补这个时间，使B点更快达到低电平。

Answer 2

如果在N-FET的栅极和漏极间加一个二极管，保护作用是在有电感的电路中，如果在N-FET截止的瞬间电感有较高的反向电动势，为了防止其击穿N-FET加二极管进行保护。
N-FET栅极一般有3.3V就能控制导通和截止，加上5V也可以；而3.3V用于电路电源电压则要根据电路本身的要求决定，一般电压高损耗小（N-FET导通也会有0.2～0.3V压降的，电源电压高相比之下损耗的百分比就小了）。