行为。模拟 IC 通常使用 MOSFET 进行小信号放大和滤波。为了充分理解和分析 MOS 电路，我们需要定义 MOSFET 的小信号行为。

　　当我们说“小信号”时，我们到底是什么意思？为了定义这一点，让我们参考图 1，它显示了逆变器的输出传输特性。

　　在小信号分析中，我们在直流偏置电压之上施加一个非常小的交流信号（ΔVIN）。基于偏置点处传输特性的斜率（–AV）来放大产生的输出交流电压：

　　请注意，由于坡度的方向，AV仅为负值。我们将在文章后面回到AV。目前，重要的结论是偏置点（大信号行为）影响输出信号接收的增益量（小信号行为）。

　　除了fT，我们在创建高频MOSFET模型之前不会讨论它，我们将在接下来的章节中定义和推导上述每个术语。我们将从I-V特性，跨导开始。

　　正如我们已经知道的，MOSFET将输入电压转换为输出电流。小信号输出电流与小信号输入电压的比率被称为跨导（gm）。我们还可以将跨导视为输出电流对栅极-源极电压的导数。

　　当处于线性区域时，晶体管的电流增益取决于输出电压。它完全不依赖于输入信号。这在实践中并不理想，因为增益在操作范围内会发生巨大变化。

　　下一个感兴趣的参数是输出电阻（ro）。这被定义为晶体管的漏极到源极电压相对于漏极电流的变化。我们可以通过绘制漏极电流与VDS的关系来找到输出电阻。结果线的斜率等于ro的倒数。

　　让我们来看看图2中的图。我们在上一篇关于MOSFET结构和操作的文章中首次看到了这个数字，它帮助我们比较了NMOS和PMOS晶体管的漏极电流。

　　MOSFET在线性区域时具有小的输出电阻，而在饱和区域时具有大的输出电阻。在上图中，NMOS和PMOS晶体管都在~1.5V时进入饱和状态。

　　因为——正如我们在跨导中看到的那样——饱和区域提供了更好的小信号性能，所以我们只关心晶体管饱和时的输出电阻。我们可以将其计算为：

　　当考虑到饱和时I-V曲线的斜率由通道长度调制引起时，ro和λ之间的关系是有意义的。等式4还告诉我们：

　　现在我们知道了晶体管的输出电阻和电流增益，就可以计算出它的最大电压增益。这也被称为晶体管的固有增益（AV）。为了更好地理解本征增益的概念，让我们检查图3中的共源放大器配置。

　　从方程3和4可以看出，gm和ro与漏极电流成反比。利用这些知识，我们可以找到漏极电流的最佳值，该值可以为单个晶体管产生尽可能大的增益—换句话说，就是其固有增益。对于现代工艺，固有增益通常在5到10之间。

　　我们需要推导的最后一个小信号参数是体效应跨导（gmb），它描述了体效应如何影响漏极电流。我们可以将其计算为：

　　既然我们已经定义了参数，我们就可以建立一个电路模型来表示晶体管的小信号操作。图4描述了MOSFET在低频下的小信号行为。

　　从图6可以看出，图3中MOSFET的本征增益具有单极低通传递函数。我们现在可以计算晶体管的带宽，在这种情况下，它将是电压增益等于1（0dB）的频率。这被称为单位增益频率（fT）。

　　从方程4和7中，我们可以看出，为了增加增益，我们需要增加晶体管的长度。然而，我们也看到，这会导致较低的带宽。反之亦然：减小晶体管的长度会得到更高的带宽。