【题目编号】MC1-1140
【题目】描述场效应晶体管放大能力的最常用参数、单位及符号是:
【答案】A
[A]互导(跨导);单位为毫安/伏;符号为“gm”
[B]电流放大倍数;没有单位;符号为“β”
[C]互导(跨导);单位为“倍”;符号为“A”
[D]电压放大倍数;没有单位;符号为“k”
考点速览
这道题问描述场效应晶体管(Field Effect Transistor,FET)放大能力的最常用参数、单位与符号。答案是互导(跨导)、单位为毫安每伏、符号为 gm。它把参数名、单位、符号绑成一组来考,重点在于跨导的量纲——这一点与双极型晶体管的电流放大倍数正好相反:那边是无量纲的比值,这边是有量纲的电导。能不能说清二者的差别,就是这道题的分水岭。
先给一句判据:场效应管是电压控制器件,栅源电压管着漏极电流,所以放大能力要用"输出电流变化量比输入电压变化量"来衡量,量纲落在电导上;双极型晶体管是电流控制器件,用两个电流之比衡量,比值无量纲。控制量是电压还是电流,决定了参数是有量纲还是没量纲。
跨导的定义、量纲与数量级
跨导(transconductance)的定义是栅源电压每变化一个单位时漏极电流的变化量,写作 gm = ΔID / ΔVGS,中文也称互导。"跨"字取的是转移之意——它把输入端的电压变化跨接成输出端的电流变化,本质是一种转移电导。
量纲上,跨导是电流除以电压,单位是安培每伏。电导的国际单位是西门子(siemens,符号 S),1 S = 1 A/V,所以跨导也常直接以西门子表示。工程与考试里更常见的写法是毫安每伏,1 毫安每伏恰好等于 1 毫西门子(mS)。这个等号很实用:手册上标 5 mS,读成"栅源电压每变化一伏,漏极电流变化五毫安"就完全通顺。
数量级方面,小信号场效应管的跨导通常在几毫西门子到几十毫西门子之间;功率场效应管可以做到几百毫西门子甚至更高。跨导不是常数,它与静态工作点有关——工作电流取得越大,跨导一般也越大,这一点在估算放大器增益时绕不开。
逐项辨析
选项 A 正确:互导(跨导)、单位为毫安每伏、符号为 gm,三项与场效应管的电压控制特性完全对应,量纲也与"电流除以电压"一致。这是本题唯一自洽的组合。
选项 B 错误:电流放大倍数 β 是双极型晶体管的参数。那种管子靠基极电流控制集电极电流,本征参数是两个电流之比,无量纲。把它安到靠栅极电压控制沟道电流的场效应管上,混淆了电流控制与电压控制这两类器件的判别方法。
选项 C 错误:跨导的单位被写成"倍",符号被写成 A。跨导是电流比电压,量纲是电导,用无量纲的"倍"去描述它不成立;符号 A 是安培,表示电流的单位,不是跨导的记号。两个要素同时出错,是典型的双重错误项。
选项 D 错误:电压放大倍数是放大器电路的指标,衡量整级电路输出电压与输入电压之比,与器件本征的放大能力不是一个层面的概念。它也不叫 k 这个符号。用电路指标回答器件参数,方向从一开始就偏了。
跨导、电流放大倍数、电压放大倍数三重对照
把三个概念摆在一起,边界立刻清楚。跨导是器件参数,描述"每伏栅压变化带来多少漏流变化",有量纲、单位是毫安每伏,属于场效应管与电子管这类电压控制器件。电流放大倍数也是器件参数,描述"基极电流变化带来多少集电极电流变化",无量纲,属于双极型晶体管这类电流控制器件。电压放大倍数是电路参数,描述某一级放大器输出电压与输入电压之比,同样无量纲,但它衡量的是电路而不是管子。
易错点集中在两处。一处是把"无量纲"当成放大参数的普遍特征,于是给跨导配上"倍";另一处是把器件参数与电路参数混为一谈,用电压放大倍数去回答器件指标。记住量纲这条线索最省事:凡描述"电流比电压"的参数,一定带单位。
应试要点
场效应管记"跨导 gm,单位毫安每伏",因为 gm = ΔID / ΔVGS 是电流除以电压,量纲为电导,1 毫安每伏等于 1 毫西门子。凡是把场效应管的放大参数写成电流放大倍数 β 或改用无量纲"倍"来标单位的选项,一律排除。