跨导

跨导（英语：Transconductance）是电子元件的一项属性，“跨导”在台湾称“跨导”、“互导”。电导（G）是电阻（R）的倒数；而跨导则指输出端电流的变化值与输入端电压的变化值之间的比值。通常用 g_m 表示(Guide_mutual导引_互转跨）。

对于直流电，跨导可以定义为：

${\displaystyle g_{m}={\Delta I_{\mathrm {out} } \over \Delta V_{\mathrm {in} }}}$

对于交流电小信号模型，跨导的定义相对更为简单：

${\displaystyle g_{m}={i_{\mathrm {out} } \over v_{\mathrm {in} }}}$

相关公式为：

${\displaystyle dI_{D}={\frac {\partial I_{D}}{\partial V_{GS}}}dV_{GS}+{\frac {\partial I_{D}}{\partial g_{m}}}dg_{m}}$

⋯⋯⋯⋯⋯

Dlt_iDrn=(iDrn/vGS)*Dlt_vGS+(iDrn/gM)*Dlt_gM

⋯⋯⋯⋯⋯

ΔiDrn=(iDrn/vGS)*ΔvGS+(iDrn/gM)*ΔgM

⋯⋯⋯⋯⋯

${\displaystyle dV_{GS}=-{\frac {\partial I_{D}/\partial V_{GS}}{\partial I_{D}/\partial g_{m}}}dg_{m}}$ ${\displaystyle =-{\frac {V_{GS}-V_{TH}}{(R_{S}+{\frac {1}{g_{m}}})^{2}}}g_{m}dI_{D}}$

⋯⋯⋯⋯⋯

${\displaystyle dV_{GS}={\frac {1}{g_{m}}}{\frac {(R_{S}+{\frac {1}{g_{m}}})^{2}}{V_{GS}-V_{TH}}}|dI_{D}|}$

互导公式

g_m

=sqrt(2μ_n*c_Oxd*(W/L)*i_Drn）

=2*i_Drn/(v_GS-v_Thr)

其中

• μ_n：电子的迁移率
• c_Oxd：闸极氧化层单位面积的电容值
• W/L：闸极的宽度和长度比值
• i_Drn：汲极直流偏压电流
• v_GS-v_Thr：（闸极Gate和源极Source电位差）-临界电压Þrešold

互导公式推演

gM=(Dlt*iDrn)/(Dlt*vGS)

=muN*cOxd*(W/L)(vGS-vThr)

=2iDrn/(vGS-vThr)

=sqrt(iDrn*2muN*cOxd(W/L))

其中gM =muN*cOxd*(W/L)(vGS-vThr)

=｛1/2*muN*cOxd*(W/L)[(vGS-vThr)^2]｝*2/(vGS-vThr)

=2iDrn/(vGS-vThr)

其次gM =sqrt(muN^2*cOxd^2*(W/L)^2*(vGS-vThr)^2)

=sqrt(［(1/2)*muN*cOxd(W/L)(vGS-vThr)^2］*2muN*cOxd(W/L)) 

=sqrt(iDrn*2muN*cOxd(W/L))

延伸阅读

• Horowitz, Paul & Hill, Winfield, The Art of Electronics, Cambridge University Press, 1989, ISBN 0-521-37095-7
• Transconductance （页面存档备份，存于互联网档案馆） — SearchSMB.com Definitions
• Transconductance in audio amplifiers: article by David Wright of Pure Music [1]