
【计】 transconductance
跨导(Transconductance)是电子工程领域描述有源器件放大能力的关键参数,英文术语为"Transconductance",符号记为Gₘ。其定义为输入电压变化量与输出电流变化量的比值,数学表达式为: $$ Gₘ = frac{Delta I{out}}{Delta V{in}} $$ 该公式体现了器件将电压信号转换为电流信号的能力。
在半导体器件中,跨导广泛应用于场效应晶体管(FET)和真空管等元件的性能分析。以MOSFET为例,其跨导与载流子迁移率、栅极电容及工作点偏置电压直接相关,具体关系可参考《半导体器件物理》教材中的线性区跨导公式推导。
国际电气与电子工程师协会(IEEE)在《固态电路期刊》中明确指出,跨导参数是评估放大器电路增益稳定性的核心指标,特别是在射频电路设计中,高跨导值能显著提升信号传输效率。美国国家标准技术研究院(NIST)的测量手册则规范了跨导的标准测试方法,要求使用精密电流-电压转换器进行动态特性检测。
需特别注意的是,跨导与输出电导(gₒ)共同构成电子器件的本征增益(G=Gₘ/gₒ),这一关系在CMOS集成电路设计手册中被列为噪声优化设计的基础理论依据。
跨导(Transconductance,符号为 ( g_m ))是电子工程中的一个核心参数,用于描述电压控制型器件(如场效应晶体管、真空管)的输入电压对输出电流的控制能力。其定义为输出电流变化量(ΔI_out)与输入电压变化量(ΔV_in)的比值,数学表达式为:
$$ gm = frac{Delta I{text{out}}}{Delta V_{text{in}}} $$
物理意义
跨导反映了器件的放大效率。例如,在场效应管(FET)中,( gm ) 表示栅极-源极电压(( V{GS} ))微小变化引起的漏极电流(( I_D ))变化。公式可写为:
$$
g_m = frac{dID}{dV{GS}}
$$
单位
跨导的单位是西门子(S),与电导单位相同,但意义不同:电导描述同一端口的电流-电压关系,而跨导描述不同端口间的跨维度控制。
与器件类型的关系
应用场景
跨导是放大器设计的核心参数,直接影响电压增益(如共源放大器的增益 ( A_v = -g_m cdot R_D ))。在跨导放大器(OTA)中,输出电流直接由输入电压控制,常用于滤波器和模拟信号处理。
若某场效应管的 ( g_m = 2 , text{mS} ),则输入电压每变化1mV,漏极电流变化2μA。这种特性使其能高效地将小信号电压转换为电流信号,适用于低噪声放大电路。
如需进一步了解具体器件(如MOSFET、JFET)的跨导计算或电路设计中的应用,可提供补充信息。
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