??????? 引 言

　　基于遷移率和閾值電壓相互補償的溫度效應實現的MOS柵源電壓基準是近幾年基準源研究的焦點之一。與帶隙基準相比，MOS柵源電壓基準電路結構簡單且實現電壓值的范圍比較廣，既可以產生小于1.25 V的基準也可以產生大于2 V的基準電壓。MOS柵源電壓基準在設計電壓基準方面已經得到了廣泛的應用。

　　提出了一種新穎的可用于AC/DC控制芯片中的基準電壓源電路。此電路以PTAT(proportiONal to absolutetemperature)電流為偏置電流，利用二極管連接的MOS晶體管遷移率和閾值電壓的溫度系數可相互補償的特性，產生與溫度無關的柵源電壓。該電路結構簡單，既無啟動電路也無運放，避免了運放失調對基準源的影響，設計采用CSMC0.5μm BCD工藝。仿真結果表明，該基準電壓源具有較低的溫度系數和高電源電壓抑制比，可作為AC/DC控制芯片中遲滯比較器的參考源。

　　1 遷移率和閾值電壓相互補償效應

　　在MOS管中由于存在遷移率和閾值電壓的溫度系數相互補償效應，存在零溫度系數點(ZTC:zerotemperature coefficient)。當一個大小在ZTC 點的PTAT電流偏置二極管連接的MOS管時，能產生一個與溫度無關的柵源電壓，可以用柵源電壓來作為基準電壓。設PTAT電流源ID(T)為：

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　　式中，T0是參考溫度，γ是一個正常數。MOS管工作在飽和區時的漏電流為：

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　　式中，遷移率μ(T)和閾值電壓UTH(T)是受溫度影響的參數。遷移率μ(T)與溫度T 的關系式為：

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　　式中，αμ0和αμ1都是正常數。αμ0的取值范圍一般為1.5~2,αμ1的取值范圍一般為0.01~0.05。忽略溫度T 的變化對αμ的影響，把αμ看成一個與溫度無關的正常數。閾值電壓與溫度的關系可以近似看成呈線性遞減關系為：

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　　式中，αVT是一個正常數，其值大約在1 mV/℃ 到4 mV/℃之間。在BSIM4.6.0模型中αVT的精確表達式為：

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　　式中，KT1是閾值電壓溫度系數;KT1L是由于有效溝道長度對閾值電壓溫度效應影響的系數;KT2是由于體偏置對閾值電壓溫度效應影響的系數。將式(3)和(6)代入式(2)中得：

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　　式中：

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　　假設溫度T 從T0稍微增大到T0+?T,將式(1)代入式(7)中并采用近似得：

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　　因此可以得到MOS管柵源電壓的變化量δUGS為：

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　　式中：

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　　若有這樣一個PTAT電流源，與它相關的參數λ和γ滿足以下式子：

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　　則可以得到MOS管的柵源電壓值UGS不隨著溫度的變化而發生改變，可作為基準電壓源。