為什么用PTAT電流來偏置亞閾值導通的MOS管或BJT？

熱電壓Vt可以用式1表示為：

公式表明Vt與絕對溫度T成正比（PTAT）。Vt在寬范圍溫度內是線性的。如果用PTAT 電流來偏置亞閾值區的MOS管，可以消除Vt對gm的影響。

兩個diode的電壓差寫為：

如果兩個二極管的結面積A和電流 I 匹配并且其比例大于 1, 這個電壓差就趨近于Vt，那么兩個二極管的電壓差是PTAT電壓。我們已經知道工作在亞閾值區的MOS管其I-V特性類似于diode，那我們根據式2可以得出這樣一個結論：

如果兩個MOSFET的電流和寬長比匹配并且比例大于1，那么這個電壓差近于 Vt，或者說，兩個亞閾值區 MOSFET 的Vgs差值是PTAT電壓。

此時，如果我們要得到一個PTAT電流，可以通過 ＶＰＴＡＴ／Ｒ來得到。電阻R的溫漂越小越好。

下圖是一種常用的產生PTAT電流的常用結構：

電阻Rｐ上產生的電流可以表示為：

通常MP２與MP１的寬長比為４：１等。根據個人經驗，MP２工作在亞閾值區時Ｖｇｔ可為－５０ｍＶ左右。如果在低壓低功耗設計下這一個值甚至可達到－２００ｍＶ。當然，這不是絕對的，基本就在這個范圍左右。僅供參考?。?！