在做电路设计的时候，最怕的一件事就是：环境变化，导致输出也跟着变化了。比如设计了一个放大器，按要求是放大10倍，如果天气温度是20度，它是放大10倍，明天气温变成了40度，它变成了放大12倍，等天气变成0度，它又变成了放大8倍，那这个放大器根本无法使用。所以需要一个类似于一把尺子的东西，不管温度如何变化，他的刻度永远不变，用来当作这个尺子的稳定电压，就叫做基准电压。

电子世界的物理特性往往充满了矛盾，对于晶体管而言，基极-发射极电压V_BE与绝对温度是负相关，它的特点是温度越高，电压越低。像是热胀冷缩反过来，它是热缩冷胀，大约温度每升高1度，就会掉2mV电压。直接利用这个作为基准电压的话，那么在发热或者温度变化的环境中，输出电压就会产生波动，系统精度就不对了。

为了解决这个问题，需要引入一种与温度成正比的电压来消除这个负温度系数。有物理学家发现，两个工作在不同电流密度下的双极型晶体管，它们的电压差ΔV_BE与温度成正比，它的特点是温度越高，电压越高，而且他的特性稳定，温度每升高1度，电压的变化也就一点点。这个电压被称之为PTAT电压。

既然一个往下跌，一个往上涨，那我们可以想办法给他们加在一起。就好像坐跷跷板，一边是胖子，一边是瘦子，可以让胖子坐的近一点，瘦子坐的远一点来达到跷跷板的平衡。带隙基准的核心思想，就是利用数学上的加减法：将一个具有负温度系数的电压，与一个具有正温度系数的电压按特定比例相加。

为什么叫带隙，物理意义是来源于硅材料的带隙能量，科学家发现按照特定的比例调好电压之后，抵消了温度的影响之后，最终算出来的电压刚好是1.25V左右，收敛于硅的带隙电压附近，通常在1.25V左右，这正是带隙基准名称的由来。

比如经典的Brokaw带隙基准电路示意图，主要有4各部分组成，电源与偏置电阻RO，不对称三极管Q₁、Q₂，运放AMP，PTAT电流支路R₁、R₂。

1、电源与偏置电阻RO：V_CC是电源，两个RO是偏置电阻，用来给三极管和运放提供初始工作电流（I₁、I₂是偏置支路的电流）。
2、不对称三极管Q₁：单管；Q₂：n个三极管并联。
3、运放AMP：运放的同相端（+）接Q₁的集电极，反相端（-）接Q₂的集电极，运放的核心作用是虚短：强制两个输入端电压相等，也就是让Q₁、Q₂的集电极电压一致。
4、PTAT电流支路：R₁串联在 Q₁、Q₂的发射极之间，用来产生与温度成正比（PTAT）的电流；R₂是输出支路的电阻，用来调整输出电压的温度系数。

Q₁、Q₂面积不对称，V_BE(Q₁) ≠ V_BE(Q₂)，两个三极管的集电极电压天生不相等。运放通过负反馈，强制Q₁、Q₂的集电极电压一致。为了拉平电压，电路必须让ΔV_BE落在R₁上，产生电流I = ΔV_BE / R₁。PTAT 电流的作用是ΔV_BE随温度升高而增大，电流I也随温度升高而增大。输出V_REF= V_BE(Q₁)+ I×R₂，两者的温度变化相互抵消，最终V_REF是稳定的基准电压（典型值约等于1.25V）。

最终的信号流向是：V_CC→偏置电阻RO→Q₁/Q的集电极→运放输入端→运放输出V_REF；同时，Q₁/Q的发射极电流→流过R₁产生ΔV_BE→形成PTAT电流→流过R₂参与V_REF的合成。