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mos管跨导gm三种公式

mos管跨导gm三种公式

跨导 gm 是衡量 MOS 管“栅压→电流”转换能力的核心指标。根据所处工作区不同,可用三套公式秒算,实测误差 <5 %。背下这三句,任何设计都能 10 秒出数。


  1. 饱和区(恒流区)——最常用

gm = 2ID / (VGS − Vth)

  • ID:当前直流漏极电流

  • VGS − Vth:过驱动电压(Vov)
    记忆:平方律器件“电流翻倍 → gm 翻倍”。


  1. 饱和区(平方律大信号)

gm = μn·Cox·(W/L)·(VGS − Vth)

  • μn·Cox:工艺跨导(KP),单位 μA/V²

  • W/L:沟道宽长比
    用途:工艺/版图阶段快速估算最大 gm 潜力。


  1. 欧姆区(线性电阻区)

gm = μn·Cox·(W/L)·VDS

  • VDS << Vov 时成立;gm 随 VDS 线性增加,与 VGS 无关。
    用途:低 VDS 采样、电流镜退化电阻设计。


  1. 速查表(硅基 0.18 µm 例)
    | 工作点 | ID | Vov | gm(公式1) | | --- | --- | --- | --- | | 微安级 | 10 µA | 0.2 V | 100 µS | | 毫安级 | 1 mA | 0.5 V | 4 mS | | 10 A 功率块 | 10 A | 2 V | 10 S |


  1. 高温修正
    μn ∝ T^−1.5,125 ℃ 时 gm 下降约 25 %;设计留 30 % 裕量即可。


一句话背
饱和用 2·ID/Vov,工艺用 KP·W/L·Vov,线性用 KP·VDS”——三句走遍模拟/功率 IC。

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