荒島設計：不用軟件也能搭接帶隙電路
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難道沒有這些軟件工具就無法解決問題了嗎？只用人類的腦灰質和突出神經元能夠走多遠呢？讓我們看看下面的例子。
假設條件
設想你正在一條小型游船上作一次3小時的短暫航行，充分享受著咸濕的空氣和海風。突然天氣發生巨變，最后你發現自己只能停泊在一座無名小島上。和你一起的船友眼巴巴地指望著你來拯救他們，因此你需要修復一個電壓基準被破壞了的無線電臺。這時你有一堆一直帶在身邊的電子零件，包括一個五晶體管的陣列、一個運放、一袋電阻和一個原型電路板(原型板)。為了避免爭論，假設你的備用器件都是帶引線的通孔器件，操作起來很方便，那么，無線電臺能修復得了嗎？
雖然有點牽強，但很重要，這就是“阿波羅13號”問題：只用身邊能找到的東西進行修復、創建，并使之進入工作狀態。IC和PCB設計師發現他們每天都處于這種尷尬境地。對那些只有少量生產問題的芯片和電路板作巨大的改動既費時又費錢。
如果IC設計師能“用金屬修復”，或PCB設計師能用“使用中的二極管”來解決上述問題，他就是一位英雄，并且確實如此。因此我們此次的練習具有很大的實用性?，F在，我們該如何依據一些部件和我們頭腦中的少量概念來建立電壓基準呢？
設計思考
我們需要些東西提供已知的電壓。首先想到的是Vbe。中等電流密度下的Vbe約0.65V，但它隨溫度而變化，在室溫環境中每升高1℃電壓會下降2mV。因此我們需要相對于溫度變化不大的參數(更低的溫度系數)。必須好好想一想。
還記得“deltaVbe”(ΔVbe)嗎？雙極結點有一個奇怪的特性：電壓隨溫度升高而下降，但具有不同電流的兩個結點間的電壓(ΔVbe)卻會上升。事實上，這個差異直接正比于絕對溫度。
在室溫(300K)時，溫度變化1度，ΔVbe變化1/300。這表明ΔVbe相對較小，因此必須對它們進行放大。如果將ΔVbe提高到600mV，那么上述1/300變化將轉換為2mV/℃!(Vbe的溫度效應是幅度相等，方向相反)。
兩者相加，可以得到650mV+600mV(室溫下)，即1.25V。由于兩個變化都與溫度變化方向相反，因此總和維持不變。這樣，1.25V剛好可以成為帶隙基準的‘魔術電壓’。
設計理論
為了理解它為什么叫帶隙電壓，想象一下溫度下降到絕對零度的情況，這時ΔVbe也會下降到零(圖1)。為了使輸出保持不變，Vbe必須上升1.25V。
這又真正意味著什么呢？Vbe對溫度的依賴性來自硅半導體的自然特性。為了實現電流流動，必須增加電壓，直到電子從晶格中逃逸出來。當硅片溫度非常低時，電子能量很小，它們緊挨著原子。
如果緩慢地提高(結點兩端的)電壓，電流會在一個非常特殊的電壓點突然跳升。這個電壓給了電子足夠的能量，可以讓它在晶體內自由移動，這就是帶隙電壓。隨著硅片越來越熱，曲線趨于平緩，電壓也越來越低。圖1還給出了電流隨溫度變化的曲線，并描述了ΔVbe如何隨溫度增加而增加的情況。虛線是工作在1倍電流的結點V-I曲線，實線是工作在4倍電流的結點V-I曲線。
當將ΔVbe的右邊部分增加到Vbe時，我們就獲得了獨立于溫度的帶隙電壓。這種方法的重要性如何呢？幾乎每種芯片內部都有一個帶隙基準，可為變化范圍很寬的電壓建立偏置電壓和電流。
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