Bandgap Referenz: Streuung von Dioden?

[Stefan M. (ronaldonho)]

Hallo,

In der Literatur heißt es, das die Streuungen der Durchlassspannungen 
und des Temperaturkoeffizienten groß sind und man deshalb nicht mit 
einem Transistor die Temperatur misst, sondern mit dem Bandgap Prinzip.

Also beim Bandgap Prinzip wird die Differenzspannung von 2 Transistoren 
gebildet, diese wird verstärkt und zur Temperaturmessung genutzt.

Aber was sind das genau für Streuungen, weshalb man 2 Transistoren zur 
Temperaturmessung verwendet? Das habe ich nicht richtig verstanden.

Danke

[Günni (Gast)]

Schaltet man Transistoren als Dioden (Basis und Kollektor miteinander 
verbunden), schickt durch diese verschiedene Ströme und misst den 
Unterschied der Spannungen über den Transistoren, so ist diese Differenz 
ein Maß für die Temperatur. Das ist z.B. beschrieben auf der Seite 7 
von:
http://alt.ife.tugraz.at/LV/AST/RQ.pdf
Die Differenz hängt danach nur von der (absoluten) Temperatur, den 
Naturkonstanten (Boltzmannkonstante k und Elementarladung q) und dem 
natürlichen Logarithmus des Verhältnisses der beiden Ströme ab.

Statt "normaler" Dioden muss man übrigens als Dioden geschaltete 
Transistoren nur deshalb nehmen, weil dann der Bahnwiderstand einen um 
die Stromverstärkung geringeren Einfluss auf die Spannung hat und so 
dessen Einfluss geringer wird.

[Hp M. (nachtmix)]

Stefan M. schrieb:
> Aber was sind das genau für Streuungen, weshalb man 2 Transistoren zur
> Temperaturmessung verwendet?

Exemplarstreungen der Durchlassspannung durch Ungenauigkeiten der 
Maskenpositionierung und ungleichmässige Dotierungen.

[Michael B. (laberkopp)]

Stefan M. schrieb:
> In der Literatur heißt es, das die Streuungen der Durchlassspannungen
> und des Temperaturkoeffizienten groß sind

Welche Literatur, Bildzeitung ?

Die Streuung des Temperaturkoeffizienten ist eher gering.

[jo (Gast)]

Diodengleichung (Shockley-Gleichung):

 ID = f(UF) = IS * exp(UF/UT − 1)

Rechts stehen, bei konstanter Temperatur, als Konstanten:

 UT = k*T/q (Thermospannung, die berühmten "26mV" ...)

Außer IS, dem Sättigungsstrom in Sperrrichtung. Dieser ist 
exemplarabhängig.
Der Streubereich von IS zwischen verschiedenen _Dioden auf dem gleichen 
Chip_ ist dagegen vernachlässigbar.

Die Diodengleichung ist von zentraler Bedeutung beim Verständnis von 
Geschichten wie PTAT und Bandgap-Referenz. Hierzu habe ich dich aber, 
denke ich, schon mit ausreichenden Infos versorgt.

[Carlo (Gast)]

jo schrieb:
> Diodengleichung ist von zentraler Bedeutung beim Verständnis

deshalb die ausführlichen Ausarbeitungen von Helmut mit LTspice 
durcharbeiten ... :-)

https://ez.analog.com/design-tools-and-calculators/f/q-a/117159/ltspice-diode-model-analysis/348920#348920
Beitrag "Re: LTSpice - Abhängigkeiten von Spannungen?"
Beitrag "Re: LTspice Konstantstromquelle mit LED"

[jo (Gast)]

Simulieren, um ein Verständnis zu vertiefen, ist eine gute Idee.

In diesem Fall geht es aber tatsächlich um einen zum PTAT verschalteten 
Stromspiegel (Brokaw-Zelle), wie z.B. in Bandgap-Referenzen eingesetzt.

Die Funktion lässt sich relativ einfach analytisch beschreiben. Info 
dazu findet sich an 100-ten von Stellen.

Sehr gelungen finde ich die Präsentation vor Paul Brokaw. Paul hat die 
Funktion u.A. in einem kleinen Booklet sowie in einem Video (University 
Video Communications, Stanford, CA) episch breit erklärt hat.

Selbst Altmeister Bob Pease hat sich zu diesem Thema ausgelassen.

Links hatte ich schon früher genannt, wiederhole ich also nicht noch 
mal.