双栅MOS场效应管（以下简称双栅管）是国外70年代发展起来的一种新型的高频低噪声放大器件，其突出的优点是反馈电容比常规（单栅）MOS场效应管低两个数量级，因而能在甚高频和超高频范围内稳定地工作。另外，通过改变第二栅上偏压可以容易地实现自动增益控制（AGC）。现在，彩色电视机电子调谐器（高频头）都无一例外地使用了双栅管作为第一级高频放大。
一、双栅管的工作原理
图1是双栅管的剖面结构示意图。在器件的源S和漏D之间有两个栅极G\(_{1}\)和G2。两栅之间的N\(^{+}\)岛I既作为由S、G\(_{1}\)、I组成的FET1的漏极，又作为由I、G2、D组成的FET2的源极。因此，双栅管可以看成是由两个FET串联而成，如图2所示，这样两个栅上偏压对整个双栅管均有控制作用。一般的双栅管是耗尽型的，即在两栅上未加偏置电压时，漏源之间就已存在着导电沟道。
图3是不同G\(_{2}\)偏压Vg2下双栅管的转移特性曲线。在G\(_{2}\)偏压Vg2较大时，双栅管的转移特性曲线与常规MOS管相似。但是，当V\(_{g2}\)比较小时，转移特性曲线随着Vg1的增大而趋向饱和。因为此时FET2的导通电阻增大，V\(_{i}\)下降。Vg1增大到一定值时FET1由饱和工作区进入线性工作区，其电流正比于V\(_{i}\)。Vg1再增大并不引起V\(_{i}\)的明显增大（因为FET2的导通电阻较大），因而Ids随V\(_{s1}\)的增大趋向饱和。而且，Vg2越大，V\(_{i}\)就越高（因FET2导通电阻减小），一定Vg1下I\(_{ds}\)就越大。
二、双栅管的性能特点
1．增益可通过G\(_{2}\)偏压控制
双栅管的电流不但与V\(_{g1}\)有关，而且受Vg2的控制，因而其跨导g\(_{m}\)也受Vg2的控制，如图4所示。在V\(_{g1}\)一定时，gm随着V\(_{g2}\)的增大而增大。双栅管的这个特性为小信号放大的AGC提供了极大的方便。一般双栅管第二栅的AGC控制范围达30dB以上，如图5所示。
2．反馈电容小，高频工作稳定
双栅管一般在作小信号放大时信号电压加在G\(_{1}\)，而G2加一直流AGC电压。由于岛I上的交流电压V\(_{i}\)等于漏端交流电压Vd除以FET2的电压放大倍数k\(_{v2}\)，因而Vd通过V\(_{i}\)在G1上感应出来的电流要比常规MOS管小K\(_{v2}\)倍，即反馈电容小Kv2倍。因此双栅管能在甚高频和超高频范围内稳定工作。一般MOS管反馈电容在1pF以上，而双栅管的反馈电容只有零点零几pF。
3．抗交叉调制性能好
抗交叉调制性能是高频放大器的一个重要指标。所谓交叉调制就是当两个高频振荡（其中至少一个是已调制波）通过非线性导体时，其中一个振荡的调制会迭加到另一个振荡上去。MOS管的抗交叉调制性能比双极型管好，而双栅管有很宽的AGC控制范围，故它的动态范围比常规MOS管大，放大强信号时的信号畸变小，抗交叉调制性能更好。
4．截止频率高，因而功率增益高、噪声低
由于双栅管具有很大的沟道宽长比，因而跨导很大，一般在15mA／V左右。而且由于双栅管的反馈电容很小，由密勒效应引起的输入电容增加很少，因而双栅管的截止频率很高，一般可达2～3千兆赫。在一定工作频率下的功率增益就较高，噪声系数较低。目前常用的双栅管在900MHz下功率增益可达15～20dB，噪声系数3～4dB；在200MHz下功率增益可达23dB，噪声系数1.5～2dB。
5．输入导纳稳定，不易失调
由于双栅管组成的小信号放大器的AGC电压加在G\(_{2}\)上，AGC电压的变化不会引起G1端（输入端）电容的变化，如图6所示。这就不会因AGC电压变化引起输入失调。
6．具有内部保护电路，工作稳定可靠
如图2所示，双栅管本身在制造时就在G\(_{1}\)和G2端对地分别并联了两个背靠背的二极管。在栅上电压超过一定值时这两个二极管中的一个反向击穿，保护了栅氧化层不被破坏性地击穿。另外，双栅管基本上是用超大规模集成电路工艺制作的，如全离子注入、用难熔金属栅等等，性能稳定可靠。
三、双栅管的主要应用举例
由于其优越的小信号放大性能，目前双栅管已成为高频小信号放大器中与高频低噪声双极型NPN管的有力竞争者，并将有逐步取代后者的趋势。
1．电视机电子调谐器
图8是TDQ-1型彩色电视机电子调谐器的高放电路示意图（UHF部分），其中采用了双栅管3SK80。R\(_{1}\)、R2是G\(_{1}\)的偏置电阻，R5、R\(_{6}\)是源端的偏置电阻，R4是漏端负载电阻，AGC电压通过R\(_{3}\)加在G2上。这样偏置的结果是源端电位在3.5V左右，G\(_{1}\)与源之间的偏压在0.5V左右。由天线接收的电视信号经高通滤波后进入双栅管的调谐输入端，经过放大后由漏调谐回路输出。电视机内部产生的AGC信号电平为0～7V，AGC范围可达15dB以上。
2．调频收音机前置放大器
图9是用于汽车收放机中的调频收音机前置放大器，其中采用了双栅管3SK74。对前置放大电路来说最重要的要求是低噪声和高稳定性，以及良好的选择性。最后一个要求可以通过天线和输入调谐电路之间的松耦合来实现，然而，其代价是增大了噪声（由于输入调谐电路本身损耗增加）。所以为了在低噪声和良好选择性之间进行合理的折衷，图9中的输入调谐电路设计成无负载时带宽0.93MHz，有负载时带宽2MHz，这就限制了输入调谐电路的损失在2.7dB之内。
为了提高电路的稳定性，输入调谐电路是经过一个抽头才接到双栅管输入端的。这个抽头还可以减小在AGC期间晶体管参数变化对输入调谐电路特性的影响。尽管这个抽头不可避免地要使电路增益减小，由于采用了高增益的双栅管3SK74，整个电路的增益仍可达15dB以上。
3SK74的漏端直接耦合到输出调谐电路，其有负载带宽是0.8MHz。天线和负载分别用电感耦合到双栅管的输入和输出，这样防止了调谐电路带宽的变化。一个33Ω的电阻位于退耦电容C\(_{3}\)和G2之间，抑制了高频寄生振荡。
3．调制器和混频器
图10是用双栅管作为调制器的示意图。高频载波由G\(_{1}\)端输入，调制信号加在G2端，这样在输出端就得到了一个调幅高频振荡。如果在G\(_{2}\)端也加一个高频振荡，则在输出端就可以得到具有各种频率分量的混频输出，经过选频网络可以得到期望的振荡。(童瑾)
