最後更新:2026年10月8日基礎概念分離式元件・光電半導體

截止頻率(fT)是什麼

Cutoff Frequency

截止頻率是指電路或元件在高於該頻率時便無法充分運作的分界頻率。在濾波器中指輸出下降3dB的點,在電晶體中則指電流增益降到1的截止頻率fT。fT由內部電容的充放電時間決定,可透過微縮或採用電子遷移率高的GaAs・InP・SiGe而提高,代表高頻電路的性能。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

截止頻率(Cutoff Frequency)是指電路或元件在高於該頻率時便無法充分運作的分界頻率。在濾波器或放大電路中,指輸出比通帶下降3dB(功率減半)的頻率;在只讓低頻通過的低通濾波器中,高於此頻率的訊號會被衰減。在電晶體中,電流增益(輸出電流相對於輸入電流的比值)降到1的頻率稱為截止頻率fT(轉換頻率),是代表高頻性能最具代表性的指標。

電晶體的增益在高頻下降,是因為對內部電容充電・放電需要時間。在MOSFET中,fT大致與轉導gm除以閘極電容(Cgs+Cgd)的值成正比,可表示為fT≈gm/2π(Cgs+Cgd)。縮短閘極長度,載子通過通道的時間會縮短,電容也會變小,因此fT隨著微縮而不斷提高。在雙極性電晶體或HBT中,主要影響因素是載子穿越基極的時間,因此基極越薄fT越高。功率增益為1的頻率稱為最大振盪頻率fmax,由於也受閘極或基極電阻影響,會與fT一併評估。

在需要高截止頻率的應用中,會依此選擇材料與結構。電子遷移率高的GaAs或InP的HEMT・HBT,以及SiGe的HBT,比矽CMOS更容易得到高fT,用於毫米波雷達、光通訊以及5G・6G無線電路,在研究階段已有超過數百GHz的fT報告。實際電路中,一般以電晶體fT的數分之1至10分之1左右的頻率使用作為參考標準,必須選擇fT遠高於使用頻率的元件。

截止頻率(fT)的常見問題

fT與fmax有什麼不同?
fT是電流增益為1的頻率,fmax是功率增益為1的頻率(最大振盪頻率)。fmax也受閘極或基極電阻影響,因此更直接代表作為高頻放大器或振盪器的實際能力。兩者會一併用來評估元件的高頻性能。
濾波器的截止頻率是什麼?
是濾波器輸出比通帶數值下降3dB,也就是功率減半、電壓降為約0.71倍的頻率。低通濾波器會衰減高於此頻率的訊號,高通濾波器則衰減低於此頻率的訊號。由電阻R與電容C構成的RC濾波器,可由1/(2πRC)求得。

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