
【計】 transconductance
跨導(Transconductance)是電子工程領域描述有源器件放大能力的關鍵參數,英文術語為"Transconductance",符號記為Gₘ。其定義為輸入電壓變化量與輸出電流變化量的比值,數學表達式為: $$ Gₘ = frac{Delta I{out}}{Delta V{in}} $$ 該公式體現了器件将電壓信號轉換為電流信號的能力。
在半導體器件中,跨導廣泛應用于場效應晶體管(FET)和真空管等元件的性能分析。以MOSFET為例,其跨導與載流子遷移率、栅極電容及工作點偏置電壓直接相關,具體關系可參考《半導體器件物理》教材中的線性區跨導公式推導。
國際電氣與電子工程師協會(IEEE)在《固态電路期刊》中明确指出,跨導參數是評估放大器電路增益穩定性的核心指标,特别是在射頻電路設計中,高跨導值能顯著提升信號傳輸效率。美國國家标準技術研究院(NIST)的測量手冊則規範了跨導的标準測試方法,要求使用精密電流-電壓轉換器進行動态特性檢測。
需特别注意的是,跨導與輸出電導(gₒ)共同構成電子器件的本征增益(G=Gₘ/gₒ),這一關系在CMOS集成電路設計手冊中被列為噪聲優化設計的基礎理論依據。
跨導(Transconductance,符號為 ( g_m ))是電子工程中的一個核心參數,用于描述電壓控制型器件(如場效應晶體管、真空管)的輸入電壓對輸出電流的控制能力。其定義為輸出電流變化量(ΔI_out)與輸入電壓變化量(ΔV_in)的比值,數學表達式為:
$$ gm = frac{Delta I{text{out}}}{Delta V_{text{in}}} $$
物理意義
跨導反映了器件的放大效率。例如,在場效應管(FET)中,( gm ) 表示栅極-源極電壓(( V{GS} ))微小變化引起的漏極電流(( I_D ))變化。公式可寫為:
$$
g_m = frac{dID}{dV{GS}}
$$
單位
跨導的單位是西門子(S),與電導單位相同,但意義不同:電導描述同一端口的電流-電壓關系,而跨導描述不同端口間的跨維度控制。
與器件類型的關系
應用場景
跨導是放大器設計的核心參數,直接影響電壓增益(如共源放大器的增益 ( A_v = -g_m cdot R_D ))。在跨導放大器(OTA)中,輸出電流直接由輸入電壓控制,常用于濾波器和模拟信號處理。
若某場效應管的 ( g_m = 2 , text{mS} ),則輸入電壓每變化1mV,漏極電流變化2μA。這種特性使其能高效地将小信號電壓轉換為電流信號,適用于低噪聲放大電路。
如需進一步了解具體器件(如MOSFET、JFET)的跨導計算或電路設計中的應用,可提供補充信息。
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