專利名稱：一種微小電流的恒流源器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體恒流源器件。特別是涉及一種微小電流的恒流源器件。
背景技術(shù)：
恒流源是一種半導(dǎo)體器件，它能在很寬的電壓范圍內(nèi)提供十分恒定的電流，但對環(huán)境溫度卻十分敏感，所以溫度系數(shù)α是恒流源的關(guān)鍵指標(biāo)。設(shè)法降低溫度系數(shù)是恒流源應(yīng)用的重要問題。如恒流管標(biāo)準(zhǔn)系列1N5283-5314(美國)就是利用P-N結(jié)自建電場的負(fù)溫度系數(shù)來補(bǔ)償導(dǎo)電溝導(dǎo)中硅電阻率的正溫度系數(shù)，使0.4mA附近溫度系數(shù)為最小，構(gòu)成0.22mA-4.7mA范圍的恒流源器件，其α指標(biāo)并不理想。SILICOUIX公司為改善α性能實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)最佳溫度補(bǔ)償法，使α在0.22-4.7MA范圍的最大值為1000ppm/℃之CR022-470系列。電流偏離溫度補(bǔ)償值越大，α越高。對于較大電流的恒流源目前國內(nèi)外均采用各種串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)定電路以減少α值。現(xiàn)在為止，恒流源已有不少品種，但其輸出電流一般都為MA級(數(shù)百μA至數(shù)百mA)，更大輸出電流可用恒流模塊，而更小的輸出電流未見有專門恒流源器件的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種微電流恒流源器件，以滿足更低電流的需要。
本發(fā)明提供的微小電流恒流源器件是由JFET恒流管、微功耗晶體管Q、GaP二極管DF和精密電阻R所組成的混合集成電路。DF的正端與電源正端相接，負(fù)端與JEFT及微功耗晶體管Q的基極相接，JFET的另一端接地(K)，自成閉合回路。晶體管Q的發(fā)射極通過射極電阻RG接電源正端。通過射極電阻大小來調(diào)控模塊的集電集輸出恒定電流IH，負(fù)載電阻RL接在晶體管Q的集電極和地之間。外形可以為三端，也可以為四端，1腳為陽極A，2腳為控制極G，3腳為陰極C，4腳為接地極K。
本發(fā)明所述JFET器件采用源-漏非等寬梳狀電極、寬長比為25∶1，多溝道并聯(lián)的器件結(jié)構(gòu)，它的電流遠(yuǎn)大于Ib，且對Ib影響很小。所以，可近似認(rèn)為Ib與JFET的電流無關(guān)。
本發(fā)明所述微功耗晶體管Q的基極電流十分微小，允許設(shè)計(jì)Q的輸出電流也很小，因而整個(gè)電路的起始電壓可低至2.5V。
本發(fā)明的輸出電流由電阻R所決定，不用齊納穩(wěn)壓管，所以熱噪音電壓很低。
本發(fā)明的輸出電流的精度取決于R的精度，可以把R裝在外面成為四端器件，也可以將片狀電阻粘貼于密封盒內(nèi)成三端器件。
本發(fā)明達(dá)到的技術(shù)效果本發(fā)明提供的微小電流的恒流源器件輸出電流可為1μA-200μA，滿足低電流的需要，而且起始電壓甚低，噪音很小，溫度穩(wěn)定性優(yōu)良，調(diào)控方便的微安級恒流器件。
本發(fā)明提供的恒流源器件的α-IH典型曲線為圖2所示。隨著IH的增大α曲線成指數(shù)式下降，從正經(jīng)零至負(fù)值。在此值得指出的是1、在零溫度系數(shù)的兩測，曲線斜率很小，就是說在零溫度系數(shù)點(diǎn)附近，有一個(gè)相當(dāng)寬廣的超低溫度區(qū)。2、該零溫度系數(shù)點(diǎn)正落在微小電流區(qū)域內(nèi)。
電流1μA的溫度系數(shù)是全系列最大，約α|≈400ppm/℃(相當(dāng)于正常JFE管的溫度系數(shù)指標(biāo))。
在10μA到200μA的溫度系數(shù)約為50ppm/℃到100ppm/℃(為低溫度系數(shù)水平)，比1N5283-5314低得多。
本發(fā)明不僅可以獲得微小的恒定電流，而且在大部分電流范圍內(nèi)溫度穩(wěn)定性可以達(dá)到相當(dāng)高的水平。


圖1為小電流的恒流源器件模塊工作原理簡2為小電流的恒流源器件特性曲線圖α-IH圖1中1為GaP二極管DF、2為恒流管JFET、3為微功耗晶體管Q、4為調(diào)整電流的電阻RG、5為負(fù)載電阻RL具體的實(shí)施方式實(shí)施例參見附圖1本發(fā)明提供的微小電流的恒流源器件，由二極管1的正端與電源正端相接，負(fù)端與JFET恒流管2及微功耗晶體管3的基極相接，JFET恒流管2的另一端接地，自成閉合回路。微功耗晶體管3的發(fā)射極接調(diào)整電流的電阻4與電流正極相接，通過射極電阻大小來調(diào)控模塊的集電集輸出恒定電流IH，負(fù)載電阻5接在微功耗晶體管3的集電極和地之間。根據(jù)上述原理，JFET恒流管采用源-漏非等寬梳狀電極、寬長比為25∶1，多溝道并聯(lián)的器件結(jié)構(gòu)，在JFET恒流管1端與4端接輸入電壓9V，在1端與2端接(即晶體管正端)的調(diào)整電阻RG上加電壓1.27V，則測得負(fù)載(1K)兩端[在3端與4端間的]壓降為20.2mV因此輸出電流IH＝20.2mv/1KΩ＝20.2μA。若改變輸入電壓為4V，1-2端的壓降和負(fù)載(1K)上的壓降均保持不變，即輸出電流保持不變。也就是說在一定范圍內(nèi)輸入電壓的改變不會帶來輸入電流的變化，實(shí)現(xiàn)了恒流。但是改變器件RG，即輸出電流也發(fā)生變化。
該實(shí)例達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)如下1.IH為20.2μA。
2.輸出電流可通過改變晶體管射級電阻RG實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。
3.在1μA~200μA范圍內(nèi)，電流溫度系統(tǒng)為1×10-3到5×10-4量級。
權(quán)利要求
1.一種微小電流的恒流源器件，由恒流管JFET、微功耗晶體管Q、GaP二極管DF和精密電阻R所組成的混合集成電路，其特征是二極管DF的正端與電源正端相接，負(fù)端與恒流管JFET及微功耗晶體管Q的基極相接，恒流管JFET的另一端接地，晶體管Q的發(fā)射極通過射極電阻RG接電源正端，負(fù)載電阻RL接在晶體管Q的集電極和地之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小電流的恒流源器件，其特征是所述恒流管JFET為源-漏非等寬梳狀電極，寬長比為25∶1，多溝道并聯(lián)的器件結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小電流的恒流源器件，其特征是通過晶體管射極電阻來調(diào)控模塊輸出的恒定電流IH，負(fù)載接在晶體管Q的集電極和地之間。
全文摘要
一種微小電流的恒流源器件，由恒流管JFET、微功耗晶體管Q、GaP二極管D
文檔編號G05F1/10GK1773410SQ200510061279
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者童華章 申請人:浙江大學(xué)