[发明专利]补偿厄利效应的电路和方法

说明书

本发明涉及补偿厄利效应的电路和方法。厄利效应本质上存在于双极结晶体管(BJT)。描述的是互补于绝对温度(CTAT)和正比于绝对温度(PTAT)的单元，减少否则将出现和厄利效应相关的误差。

技术领域

本公开涉及一种用于补偿厄利效应的方法和装置，所述厄利效应固有存在于双极结型晶体管(BJT)中。更具体地说，本公开涉及配置成当从在不同的集电极电流密度操作的两个相同BJT产生时，减少从成比例于绝对温度(PTAT)的基极-发射极电压差所产生的非线性的方法和电路。根据本教导的电路和方法可以有利地用于温度传感器、带隙型电压基准和不同的模拟电路。

背景技术

由于基极-集电极电压和基极-发射极电压的变化，集电极电流(Ic)的变体被称为厄利效应。厄利效应涉及从偏压所产生的BJT的基极宽度的调制，所述基极电压施加到集电极-基极结和基极-发射结。由于集电极-基极电压变化，直接或向前的厄利效应对应于基极宽度调制，以及由于发射极-基极电压变化，反向厄利效应对应于基极宽度调制。厄利效应具有带隙电路中的特别效果，所述带隙电路使用两个或多个BJT以产生电压输出。在这样的电路中，当输出是基极发射极电压和绝对电压的比例的组合时，基于在不同集电极电流密度运行的两个双极晶体管的基极-发射极电压差，直接和反向初期电压的影响有助于电路的整体输出。这在基于硅的温度传感器中更重要。

持续存在需要补偿厄利效应。

发明内容

因此，本教导提供了一种用于补偿厄利效应的方法和装置。本教导基于理解：固有存在于双极晶体管的厄利效应可通过各个晶体管的明智偏压来补偿。使用这种理解，可以产生互补于绝对温度的CTAT单元和成正比于绝对温度的PTAT单元，其输出不受厄利效应的影响。通过组合这两个单元的输出，可产生基准电路，其输出为至少一阶温度不敏感。

这些和其它特征将参照以下附图更好地理解，所述附图向本领域技术人员提供本教导的理解，但决不是意在将本教导限制于下面的具体细节。

附图说明

图1是根据本教导实施的电路的示例；

图2是根据本教导实施的另一电路的示例；

图3示出对于现有技术电路和理想的PTAT电压的基极-发射极电压差的模拟结果；

图4示出产生表示在图3中绘出两个电压分量的差异的电压非理想；

图5示出用于图2的电路的电压差的模拟曲线图；

图6示出根据本教导实现的优化电路的模拟结果；和

图7是示意图，示出CTAT单元如何与PTAT单元相结合以提供参考电压。

具体实施方式

为了理解本教导，以及如何解决由厄利效应引入的误差，适当地考虑晶体管如何实际操作。双极结晶体管的数学模型存在，以及这样的一个模型是Gummel-Poon模型，其详细信息为：

其中：

I_C是集电极电流；

I_S是饱和电流；

V_BE是基极-发射极电压；

V_BC是基极-集电极电压；

V_AF是直接初期电压参数；

V_AR是reverseEarly电压参数；

V_T是热电压，其中，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度和q是电子电荷。