淺析溫度對(duì)輸入偏置電流的影響

作者: TI專(zhuān)家 Bruce Trump

翻譯: TI信號(hào)鏈工程師 Michael Huang (黃翔)

之前我們看了CMOS和JFET放大器輸入偏置電流的來(lái)源，發(fā)現(xiàn)其主要由一個(gè)或幾個(gè)反向偏置的PN節(jié)的漏電流組成。如果沒(méi)看過(guò)該文章，請(qǐng)點(diǎn)擊這里查看。文章結(jié)尾引出了一個(gè)警示，這些漏電流隨著溫度升高而顯著的增大。

PN節(jié)的反向偏置漏電流有很強(qiáng)的正溫度系數(shù)，每升高10℃,漏電流大約增大一倍。在figure1歸一化曲線(xiàn)中可以看出，這種指數(shù)增長(zhǎng)使得漏電流快速增加。到125℃時(shí)，漏電流相對(duì)室溫下增長(zhǎng)了約1000倍。

不同的二極管特性使得漏電流增加的速率不一樣，兩倍的漏電流可能在8℃到11℃左右的范圍內(nèi)發(fā)生。這種高溫下的漏電流增長(zhǎng)在一些電路中將會(huì)是重要問(wèn)題，也可能是一個(gè)選擇在室溫下有著非常低輸入偏置電流的FET或CMOS運(yùn)放很好的理由。某些情況下，為了實(shí)現(xiàn)高溫度下的低IB ，會(huì)使用在高溫度下IB沒(méi)那么夸張?jiān)鲩L(zhǎng)的BJT運(yùn)放。

一般我們會(huì)假設(shè)在低溫時(shí)，漏電流也繼續(xù)降低，但是其他的泄漏源也許會(huì)改變這種趨勢(shì)。這些雜散泄露可能會(huì)有不同的溫度特性。坦率說(shuō)，低于室溫的情況我們知道的較少，因?yàn)槲覀兏P(guān)注在室溫及室溫以上的較高的泄露。我們最好不要在遠(yuǎn)低于室溫的情況下對(duì)其特性太自信。在低溫下更能成為重要問(wèn)題的是水可能會(huì)凝結(jié)，這可以使得泄露向上猛增。

之前討論過(guò)CMOS運(yùn)放的輸入偏流主要來(lái)自于輸入級(jí)上分別連接在電源軌上的兩個(gè)鉗位二極管的反向泄露電流的差異。即使一個(gè)完全平衡的世界，兩個(gè)有著幾乎相同泄露特性的二極管之間的漏電流殘余差值仍然有著相同的指數(shù)溫度變化，只是初始

值較低。IB 的極性是不確定的，并由于二極管特性的微小不同，凈余的電流可能會(huì)在某個(gè)溫度下降到零（對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上無(wú)法顯示其絕對(duì)數(shù)值）。

所以，什么結(jié)論？如果在您的FET運(yùn)放電路中極低的輸入偏置電流很關(guān)鍵，則認(rèn)真考慮它隨溫度上升而增加的特性。學(xué)習(xí)全部的參數(shù)和典型性能圖表。避免敏感電路接近熱源。如果必要的話(huà)，制作您自己的測(cè)量。對(duì)于真正關(guān)鍵的應(yīng)用，有特殊用途的超低輸入偏置電流的放大器。他們用富有創(chuàng)造性的保護(hù)電路和獨(dú)特的引腳排布，實(shí)現(xiàn)室溫下3fA范圍內(nèi)的IB，低于通用器件3個(gè)數(shù)量級(jí)。例如：

LMP7721——3fA輸入偏置電流CMOS運(yùn)算放大器

INA116——超低輸入偏置電流儀表放大器

閱讀原文, 請(qǐng)?jiān)L問(wèn)http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/2012/11/14/temperature-effects-on-input-bias-current-plus-a-random-quiz.aspx

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