带隙基准电路

带隙基准电路是一种用于产生稳定参考电压的电路。它能够输出高度稳定、低噪声的电压，并且不会受到温度变化的影响。因此，带隙基准电路在许多精密电子设备中得到了广泛的应用，例如模拟-数字转换器（ADC）、数字-模拟转换器（DAC）、以及传感器的测量系统。

1.什么是带隙基准电路

带隙基准电路是一种基于半导体物理学原理的参考电压电路，其原理基于二极管的温度特性以及半导体材料的禁带宽度（Band Gap）。带隙基准电路是通过对比两个参考电压进行反馈调节来实现高精度、稳定的输出电压。其中一个参考电压通常由内部热敏二极管产生，而另一个参考电压则由带隙基准单元（Bandgap Reference Unit）产生。

2.带隙基准电路的原理

带隙基准电路的原理基于半导体物理学中的禁带宽度。当两个具有不同掺杂浓度的材料相接触时，它们的电势差会形成电场，从而对材料中的自由电子进行限制，形成空穴区和电子区。这个区域被称为p-n结。在p-n结中，能量状态分布遵循费米-狄拉克分布，禁带宽度是能量带隙。带隙基准电路利用了半导体材料的禁带宽度特性来产生一个温度无关的参考电压源，其输出电压Vbg可以表示为：

其中，Vbe为基本二极管的压降；k为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；q为元电荷大小；Na和Nd分别为p型和n型掺杂浓度。

3.带隙基准电路的作用

带隙基准电路在集成电路中广泛应用于模拟-数字转换器（ADC）和数字-模拟转换器（DAC）等精密电路中，以提供稳定的参考电压。其输出电压具有高精度、低温漂移、低电压噪声以及稳定性好等优点，可以大幅提高电路的可靠性和性能。此外，带隙基准电路还被广泛应用于传感器的测量系统中，例如温度传感器和加速度计。