Ionérzékeny terepi tranzisztor - ISFET működési elv

A ionérzékeny térhatású tranzisztorok a chiprendszerek mikro-elektrokémiai laboratóriumának új integrált eszközei. Ezek a kémiailag érzékeny térhatású tranzisztorok általános típusai, és a felépítés megegyezik az általános szerkezettel fémoxid félvezető mező hatású tranzisztor . Az érzékeny terület egy tranzisztoros kaput jelent, és magában foglalja az ionkoncentrációtól a feszültségig terjedő transzdukció eszközeit. Az ISFET esetében a fém-oxid és a fém kapuk általában MOSFET-et az egyszerű megoldás helyettesíti az oldatok mélyén lévő referencia-elektródákkal, és a szigetelő rétegek a specifikus analit kimutatására szolgálnak. A szigetelő rétegek jellegét az ISFET érzékelő funkcionalitása és érzékenysége határozza meg.

Mi az ISFET?

Az ISFET rövidítése Ion Sensitive Field Effect Transistor. Ez egy terepi hatású tranzisztor , amelyet az ionoldatok koncentrációjának mérésére használnak. Az ionkoncentráció, mint például a H +, megváltozik, amikor a pH-érték megváltozik, és ennek következtében változik az áram a tranzisztornál. Itt a kapuelektróda a megoldás, és az oxidfelület és a hordozó közötti feszültség az ionhüvelynek köszönhető.

ISFET

Az ISFET működési elve

Az ISFET pH-elektróda működési elve a normál térhatású tranzisztor változása, és ezeket használják sok erősítő áramkör . Az ISFET rendszerint a bemenetet fém kapuként használják, amelyeket az ionérzékeny membrán helyettesít. Ezért az ISFET egy eszközbe gyűjti az érzékelőfelületet, és egyetlen erősítő biztosítja a nagy áramú, alacsony impedanciájú kimenetet, és lehetővé teszi a csatlakozókábelek használatát felesleges árnyékolás nélkül. A következő ábra az ISFET pH elektróda szemléltetését mutatja.

Az ISFET működési elve

Különböző gépek vannak a pH mérésére a hagyományos üvegelektródból. A mérési elv a két félvezető között áramló áram szabályozásán alapszik, ezek lefolyók és források. Ez a két félvezető együtt van elhelyezve egy harmadik elektródához, és úgy viselkedik, mint egy kapu terminál. A kapu terminált közvetlenül érintkezik a mérendő oldattal.

Az ISFET felépítése

Az ISFET gyártási lépései

• A következő lépésről lépésre bemutatja az ISFET gyártását
• Az ISFET a CMOS technológia segítségével és utólagos feldolgozási lépések nélkül készül
• Az összes gyártás a házban található, a mikro gyártási laboratóriumban történik
• Az anyag 4 hüvelykes p-típusú szilícium ostya legyen
• Az ISFET-ben a kaputerminál SiO2, Si3N4 anyagból készül, mindkettő COMS számítható anyagból.
• Hat maszkolási lépés létezik, amelyek n-kút, n és p forrás csatornák, kapu, érintkező és anyag létrehozását jelentik.
• Az Si3N4 és SiO2 kialakítása a puffer-oxid marató oldatokon keresztül történik

A következő gyártási lépések bemutatják a szokásos MOSFET folyamatot és a szilícium-nitrid ionérzékelő filmként történő lerakódásának időpontját. A szilícium-nitrid lerakódását a plazma fokozott kémiai gőzfázisú leválasztási módszer segíti. A film vastagságát az ellipszométerrel mérjük. A nitrid-lerakódás után az eljárást az érintkezési maszk segítségével folytatjuk az érintkezési formában.

A BHF nedves vegyi maratással a rézkarcokat és az alatta levő nitrid- és oxidfóliákat a forrás és a lefolyó régiótól kezdve használják. A BHF szokása elősegíti a szilícium-nitrid további maratásának felszámolását. Az utolsó és egyben az ISFET-gyártmányok fémesítése. A kaputér közelében az ionérzékeny terepi hatású tranzisztor nem rendelkezik fémréteggel, a fémezés a forrásnál és a leeresztő érintkezőknél történik. Az ionérzékeny terepi hatású tranzisztorok gyártásának egyszerű és fő lépéseit a következő ábra mutatja.

ISFET pH-érzékelő

Ezek típusú érzékelők a pH-mérés választása, és a magasabb szintű teljesítményhez szükséges. Az érzékelő mérete nagyon kicsi, és az érzékelőket orvosi alkalmazások tanulmányozására használják. Az ISFET pH-érzékelőt az FDA és a CE használja, amely jóváhagyja az orvostechnikai eszközöket, és ezek a legjobbak az élelmiszeripari alkalmazásokhoz is, mert az üveg mentes és szondákba illesztett kis profil segítségével, amely minimalizálja a termelés károsodását. Az ISFET pH-érzékelő számos környezetben alkalmazható, és az olyan ipari helyzetek, amelyek nedves és száraz körülmények között változnak, valamint bizonyos fizikai körülmények között, például nyomás miatt, a hagyományos üveg pH-elektródák megfelelőek lesznek.

ISFET pH-érzékelő

Az ISFET pH jellemzői

A pH ISFET általános jellemzői a következők

• Az ISFET kémiai érzékenységét teljesen az elektrolit tulajdonságai szabályozzák
• Különböző típusú szerves anyagok léteznek a pH-érzékelőkhöz, például Al2O3, Si3N4, Ta2O5 jobb tulajdonságokkal rendelkezik, mint a SiO2, és nagyobb érzékenységgel, alacsony sodródással rendelkezik.

Az ISFET előnyei

• A válasz nagyon gyors
• Ez egy egyszerű integráció a mérési elektronikával
• Csökkentse a szonda biológia méretét.

Az ISFET alkalmazásai

Az ISFET fő előnye, hogy integrálható a MOSFET-be és az integrált áramkörök szabványos tranzisztoraiba.

Az ISFET hátrányai

• A nagy sodródás megköveteli a forgácsszélek rugalmatlan beágyazását és kötővezetékekkel
• Annak ellenére, hogy ennek az eszköznek a tranzisztora erősítési tulajdonságai nagyon jól néznek ki. A vegyszerek érzékelésével kapcsolatban a szigetelő membrán felelőssége az ökológiai mérgezés és az azt követő tranzisztor lebontás miatt megtiltotta az ISFE népszerűségének elterjedését a kereskedelmi piacokon.

Ez a cikk az ISFET működési elvét és gyártását ismerteti lépésről lépésre. A cikkben megadott információk megadják az ionérzékeny terepi hatású tranzisztor alapjait, és ha vannak ilyen cikkekkel, vagy kb. a CMOS és NMOS gyártmányok kérjük, kommentálja az alábbi részt. Itt van a kérdés az Ön számára, mi az ISFET funkciója?

Fotók:

• ISFET ausmt
• Az ISFET működési elve ő
• Az ISFET felépítése all-about-ph
• ISFET pH-érzékelő mikrofluidika