Найбільш широке поширення в ІМС стабілізаторів напруги та інших аналогових ІМС в даний час отримали джерела опорного напруги, рівного ширині забороненої зони напівпровідника [16].

В основі принципу роботи такої схеми лежить ідея генерації напруги з позитивним температурним коефіцієнтом, рівним по абсолютній величині негативного температурному коефіцієнту напруги 1 /‘е (Або діода). У такому випадку при додаванні цієї напруги з напругою Ub3 виходить напругу з нульовим температурним коефіцієнтом. Розглянемо роботу такого елемента, званого струмовим дзеркалом з двома транзисторами, які працюють з різною щільністю емітерного струму (звичайне відношення щільності 1:10). Еквівалентна електрична схема струмового дзеркала представлена ​​на рис. ЗЛО.

Рис. 3.10. Еквівалентна електрична схема струмового дзеркала з двома транзисторами, які працюють з різною щільністю струму

Для такого схемотехнічного рішення відома формула Еберса-Молла для транзисторів ΤΙ, Т2 буде виглядати наступним чином: де– Температурний потенціал (див. Формулу 2.1).

Звідки отримуємо цікавлять нас вирази для розрахунку чисельних значень основних електричних параметрів ІОН:

Як випливає з аналізу отриманих результатів обчислень, чисельне значення напруги на резистори R1 і величина вихідного струму пропорційні значенню абсолютній температурі Т. Далі нам залишається тільки перетворити вихідний струм в напругу і скласти його з напругою UB3 Класична схема такого ІОН з напругою забороненої зони напівпровідника наведена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Класична схема ІОН з напругою забороненої зони напівпровідника

Тут величина резистора R2 визначає (задає) величину напруги, яка складається з 1 /БЕ і має позитивний температурний коефіцієнт. Виявляється, що температурний коефіцієнт цієї напруги буде нульовим, коли сумарна напруга дорівнює напрузі забороненої зони кремнію при температурі абсолютного нуля, тобто приблизно 1,22 В. Частина схеми, обведена пунктиром, виконує функцію стабілітрона.

На рис. 3.12 представлена ​​модернізована еквівалентна електрична схема ІОН з напругою забороненої зони, де використовується інша конструкція вбудованого стабілізатора напруги.

Тут замінено частину схеми, обведена пунктиром у схемі рис. 3.11. Узгоджена пара транзисторів Т1 і Т2 змушена працювати при співвідношенні струмів колекторів 10: 1. Різниця напруг £ /БЕ, РівнаIn 10, робить чисельне значення струму емітера транзистора Т2 пропорційним чисельним значенням температури (різниця напруг прикладена до резистори R1). Але так як колекторний струм Т1 завжди як мінімум в 10 разів більше цієї величини, то він також пропорційний температурі (завдяки роботі ОУ напруга на колекторах Т1 і Т2 однакове). Тому сумарний емітерний струм завжди буде

Рис. 3.12. Еквівалентна електрична схема модернізованого ІОН

прямо пропорційний температурі і створює на резисторі R2 падіння напруга, що має позитивний температурний коефіцієнт. Напруга, що знімається з резистора R2, складається з напругою 1 /БЕ транзистора Т1 для отримання чисельного значення стабільного опорного напруги з нульовим температурним коефіцієнтом, яке утворюється на базах транзисторів Т1 і Т2.Схемотехніческіе рішення «опорних джерел забороненої зони »існують в самих різних варіантах, але для всіх них характерно додавання напруги 1 /БЕ з напругою, створеним пов’язаної парою транзисторів, що працюють з деяким заданим співвідношенням щільності струмів і мають позитивний температурний коефіцієнт напруги.

Джерело: Білоус О.І., Єфименко С.А., Турцевич А.С., Напівпровідникова силова електроніка, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. кол. вкл.