当前有各种3.3伏设备，例如ESP8266、ESP32、HC-05蓝牙模块、BMP180气压传感器等。要将3.3V SPI或I²C连接到像Arduino这样的5伏设备支持双向通信，解决方案是使用逻辑电平转换器或外部电平转换器。

逻辑电平转换器在每条总线上使用一个BSS138 MOSFET，以支持双向电平转换并保护低压侧不受高压侧的影响。那么，什么是BSS138，它有什么用？一起来看看吧。

BSS138是采用SMD封装的低电阻(3.5 欧姆) 和低输入电容 (40pF) 逻辑电平N沟道MOSFET，它还可以以20ns的高速切换。由于其较高的开关速度和较低的阈值电压，这些MOSFET主要用于电平转换电路。

BSS138是一款紧凑型N沟道逻辑电平MOSFET，具有0.5伏的极低阈值电压，适用于所有低电压和电平转换应用。这些MOSFET还具有低输入电容和低导通电阻，使其能够高效地用于开关电路。由于其紧凑性，这些MOSFET通常用于便携式设备，例如手机和其他电源管理电路。

BSS138价格相对较贵，因此要获得更便宜的替代品，可以考虑2N7002，但需要对MOSFET的导通电阻和阈值电压进行一些补偿。BSS138  MOSFET采用SMD封装，可用于较小的应用，其主要缺点是漏极电流低。

BSS138可以在最大阈值电压下提供200mA的连续电流和高达1A的峰值电流。如果超过，MOSFET会损坏。

BSS138是一个3端子或3引脚N沟道逻辑电平MOSFET，其引脚配置如下图所示：

BSS138规格和特性参数如下所述：

绝对电气和热特性@T=25°C：

BSS138 MOSFET替代型号包括：2N7000、2N7002、NTR4003、FDC558、FDC666、BS170。

BSS138 MOSFET等效型号包括：IRF3205、IRF540N、IRF1010E、2N7000、BS170N、FDN358P（P沟道MOSFET）、BSS84（P沟道MOSFET）。

接下来了解一下如何使用N沟道BSS138逻辑电平MOSFET作为双向电平转换器。考虑以下由BSS138 N沟道MOSFET和内部漏极-衬底二极管（必须存在）组成的电路图。将电路分为两部分：左侧或低压侧和右侧或高压侧。

两侧具有不同的电源电压和逻辑电平。将低压侧的总线拉至高至3.3伏，设备电源为该侧的3.3电压电源。右侧的总线在5V时被拉高，设备电源为5V。MOSFET的栅极端子必须连接到3.3V的低压电源。MOSFET的源极和漏极端子分别连接到低压总线和高压总线。这个简单的电路用作双向逻辑电平转换器。

现在来看看上述电路如何作为双向逻辑电平转换器工作。为了更清楚地了解工作过程，这里将其工作分为3个状态。

待机状态

首先，当任何一方都没有信号时，它会产生一个高电平输出信号或将其作为输入。实际上，这意味着没有什么可以降低信号电平，因此需要将两端的输出拉至逻辑高电平（例如Raspberry Pi为3.3V，Arduino为5V）。

栅源结电压VGS（引脚1和引脚2）为0V（均为3.3V），因此MOSFET处于关断状态。因此，LV1侧的输出基于可以拉至3.3V的电阻器R1 (10k)，而HV1侧的输出基于可以拉至5V的R2，所以两端都处于较高的逻辑层次。

3.3V侧被拉低

如果要从低压侧获得低压输出，则通过漏极开路将输出连接到0V。这会将Q1 源极上拉至0V和栅极端子处的3.3V，从而使MOSFET导通。然后Q1的高输出（在栅极端）变低。因此，这会导致高压侧输出逻辑低电平。

5伏侧被拉低

现在说说如何将总线拉低以处理从两侧的高电平到5V侧的转换。较高的一侧现在通过开漏将末端拉低而具有较低的输出。MOSFET的漏极-衬底二极管衬底被拉低（如MOSFET原理图所示），因此它可以从源极流向漏极（与传导电流相反，当它作为开关工作时）。

然后，当源极电压低于栅极电压时，MOSFET导通。当MOSFET处于导通状态时，LV和HV侧均为0V，在每一侧提供逻辑低电平。

当以上这3种状态组合在一起时，逻辑电平可以在两个方向上移动，因此它可以用作双向逻辑电平转换器。

以下是BSS138器件一些常见的主要应用：

以上就是关于BSS138 N沟道逻辑电平MOSFET相关内容概述。这些设计用于最小化导通电阻并提供快速开关性能，它们更加可靠、更加坚固，用于低电流和低电压应用，例如伺服电机控制、功率驱动电路和其他开关应用。