什么是带隙基准

带隙基准的定义

半导体的导带底与价带顶之差为Bandgap，Bandgap voltage reference，常常有人简单地称它为Bandgap。是利用一个与温度成正比的电压与二极管压降之和，二者温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准。因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。实际上利用的不是带隙电压。现在有些Bandgap结构输出电压与带隙电压也不一致。

一种新型高精度CMOS带隙基准源的设计

 模拟电路中广泛地包含电压基准(reference voltage)和电流基准(current reference)。在数／模转换器、模／数转换器等电路中，基准电压的精度直接决定着这些电路的性能。这种基准应该与电源和工艺参数的关系很小，但是与温度的关系是确定的。在大多数应用中，所要求的温度关系通常分为与绝对温度成正比(PTAT)和与温度无关2种。

近年来有研究指出，当漏电流保持不变时，工作在弱反型区晶体管的栅源电压随着温度升高而在一定范围内近似线性降低。基于该特性，带隙基准源所采用的基极-发射极结可以被工作在弱反型区的晶体管代替产生低温度系数的基准源。文献中提到采用该设计原理的基准源，利用0．13μm工艺的低阈值电压NMOS管和衬底调整的PMOS管实现其中的放大器。本文所采用的基准源电路利用传统带隙基准源的核心电路原理，通过饱和状态MOS等效电阻对PTAT电流动态反馈补偿，基本实现了基准源的稳定要求

带隙基准源的基本原理
   
带隙基准源可以在0～70℃的温度范围内有lO ppm／℃的温度系数。由室温下温度系数为-2．2 mV／℃的PN结二极管产生电压为VBE。同时也产生一个热电压VT(VT=kT／q)，其与绝对温度(PTAT)成正比，室温下的温度系数为0．085 mV／℃，则输出电压为：
   
将式(1)对温度求导，用VBE和VT的温度系数求出理论上不依赖于温度的K值。为了达到所希望的性能，更详细地分析VBE与温度的关系是必须的。带隙基准就是将负温度系数的电压与正温度系数的电压加权相加来抵消温度对输出电压的影响。