文档介绍：西北大学学报自然科学版
年月,第卷第期,.,,.,.

高温运算放大器的设计
刘莉,杨银堂
西安电子科技大学宽带隙半导体材料与器件教育部重点实验室,陕西西安
摘要:目的设计可工作在高温下的—运算放大器。方法该电路基于标准的
输入两级运放而成,考虑泄漏电流匹配添加二极管。利用零温度系数理论和泄漏电流匹配
的原则对电路管子的尺寸进行确定。
偏置电路。结果利用进行仿真,当温度从变化到时, 运放的增益和相位
裕度的变化率分别为.% 和.% ,而电路的增益从的降到的一。由于
器件沟道迁移率低导致器件的跨导低于相同尺寸下的器件,所以其开环增益也小于相
同结构和尺寸的。结论此电路可以在高温下稳定工作,但是单管的性能较单管差。
关键词:—;零温度系数;泄漏电流匹配;温度稳定性
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:
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目前,对高温模拟集成电路的要求越来越高,可规的标准输入两级差分运放相比主要差异在
以在以上极端条件下工作的半导体器件越来于:为了泄漏电流匹配而添加二极管,并对
越为人们所需。当温度高于时,在半导体二极管的面积进行了合理的选取。对管和
中将产生大量的载流子,所以其电路已经不适合。管的零温度系数点进行求解,由于迁
而宽禁带半导体由于超低的热生载流子从而显移率随温度并不呈现单一的递减,所以其零温度系
示出其优势。数点出现在以上。电源电压为,器
利用零温度系数理论和泄漏电流匹配的原则对件采用. 工艺。对不同温度下运
标准的输入两级差分运放进行修正,使其成放的开环增益、单位增益频率、相位裕度进行了仿真
为具有温度稳定性的—。与常和模拟。当温度从变化到时,运放
收稿日期:—
基金项目:教育部重点科技基金资助项目;国家部委预研基金资助项目
作者简介:刘莉,女,陕西乾县人,从事宽带隙半导体器件与电路研究。
西北大学学报自然科学版第卷
的增益和相位裕度的变化率分别为.%和.%, /
一一
而电路的增益从的降到一,失去
电路的稳定性。从而显示出电路在高温应用时
. 垫一
一. 。,
的优越性,但是通过比较还可以看出:由于
器件沟道迁移率低导致器件的跨导低于相同尺寸下其中:,非饱和区一》
的器件,所以其开环增益也小于相同结构和尺寸【,饱和区一》
的。联立式~,并令式为零可以得到饱和区
零温度系数漏电流表达式是
管零温度系数点。
的求解
式是所求得的具有零温度系数的理想漏源
由于的迁移率和阈值电压都是温度电流方程。但从式可以看出漏电流,。是随
的函数,所以温度变化,这些参数的变化必然会导致温度变化的常量,所以如果漏电流具有零温度系数,
则式中括号里的与之积,必须精确地补
其直流偏置工作点的漂移。在此采用直流偏置点的
零温度系数理论⋯—偿迁移率随着温度变化带来的损失。所以,继
续对式进行求导,求得的表达式,然后代
,简称理论是针对开启状态下
人式,可以得到点的漏电流表达