tranzistori cu efect de câmp sensibil la ioni sunt noile dispozitive integrate în laboratorul de microelectrochimie pe sisteme cu cip. Acestea sunt tipul obișnuit de tranzistoare cu efect de câmp sensibil chimic, iar structura este aceeași cu cea generală tranzistor cu efect de câmp semiconductor cu oxid de metal . Zona sensibilă reprezintă o poartă a tranzistorului și încorporează mijloacele de transducție de la o concentrație de ioni la o tensiune. În cazul ISFET oxidul metalic și porțile metalice sunt generale MOSFET sunt înlocuite de soluția simplă cu electrozii de referință adânci în soluții, iar straturile izolatoare sunt pentru detectarea analitului specific. Natura straturilor izolante este definită ca funcționalitate și sensibilitate dacă senzorul ISFET.
Ce este un ISFET?
Abrevierea ISFET este tranzistor cu efect de câmp sensibil la ion. Este un tranzistor cu efect de câmp , utilizat pentru măsurarea concentrației soluțiilor ionice. Concentrația de ioni ca H + este modificată ca pH, în consecință, există o schimbare a curentului prin tranzistor. Aici electrodul de poartă este soluția, iar tensiunea dintre suprafața oxidului și substrat se datorează învelișului ionic.
ISFET
Principiul de lucru al ISFET
Principiul de lucru al unui electrod ISFET pH este o schimbare a tranzistorului cu efect de câmp normal și sunt utilizați în multe circuite amplificatoare . În ISFET, în mod normal, intrarea este utilizată ca porți metalice, care sunt înlocuite de membrană sensibilă la ioni. Prin urmare, ISFET adună într-un singur dispozitiv suprafața de detectare și un singur amplificator oferă curent ridicat, ieșire cu impedanță redusă și permite utilizarea cablurilor de conectare fără ecranare inutilă. Următoarea diagramă prezintă ilustrația electrodului de pH ISFET.
Principiul de lucru al ISFET
Există diferite mașini pentru măsurarea pH-ului din electrodul tradițional de sticlă. Principiul de măsurare se bazează pe controlul curentului care curge între cei doi semiconductori, aceștia sunt de scurgere și sursă. Acești doi semiconductori sunt așezați împreună la un al treilea electrod și se comportă ca un terminal de poartă. Terminalul porții este contactat direct cu soluția care urmează să fie măsurată.
Construcția ISFET
Pași de fabricație pentru ISFET
- Următorul proces pas cu pas arată fabricarea ISFET
- ISFET este fabricat cu ajutorul tehnologiei CMOS și fără nicio etapă de post-procesare
- Toată fabricația se face în casă în laboratorul de microfabricare
- Materialul trebuie să fie de 4 inch tip napolitană de siliciu
- În ISFET terminalul porții este pregătit cu materialul din SiO2, Si3N4, ambele materiale calculabile COMS.
- Există șase pași de mascare, care reprezintă o creație de drenuri sursă n-godeu, n și p, poartă, contact și material.
- Proiectarea Si3N4 și SiO2 se realizează prin soluțiile tampon de gravare a oxidului
Următorii pași de fabricație arată procesul standard MOSFET și până la momentul depunerii nitrurii de siliciu ca film de detectare a ionilor. Performanța depunerii nitrurii de siliciu este cu ajutorul metodei de depunere chimică cu vapori, îmbunătățită cu plasmă. Grosimea filmului se măsoară cu elipsometrul. După depunerea nitrurii, procesul este continuat până la formularul de contact utilizând masca de contact.
Gravura chimică umedă BHF este utilizată pentru gravarea și filmele de nitrură și oxid subiacente până la regiunea sursă și de scurgere. Obiceiul BHF ajută la eradicarea etapei suplimentare de gravare a nitrurii de siliciu. Ultimul și ultimul pas este metalizarea în fabricațiile ISFET. În apropierea regiunii porții, tranzistorul cu efect de câmp sensibil la ion nu are stratul de metal, metalizarea este asigurată la contactele sursă și de scurgere. Pașii simpli și principali ai fabricației tranzistorului cu efect de câmp sensibil la ioni sunt prezentați în următoarea diagramă.
Senzor de pH ISFET
Aceste tipuri de senzori sunt alegerea pentru măsurarea pH-ului și este necesară pentru performanțe de nivel superior. Dimensiunea senzorului este foarte mică, iar senzorii sunt utilizați pentru studiul aplicațiilor medicale. Senzorul de pH ISFET este utilizat în FDA și CE, care aprobă dispozitivele medicale și sunt, de asemenea, cele mai bune pentru aplicațiile alimentare, deoarece sticla este gratuită și este montată în sonde cu ajutorul unui profil mic care minimizează daunele produse. Senzorul de pH ISFET este aplicabil în multe medii, iar situațiile industriale care variază în condiții umede și uscate și, de asemenea, în anumite condiții fizice, cum ar fi presiunea, vor face potrivite electrozi de pH din sticlă convenționali.
Senzor de pH ISFET
Caracteristicile pH-ului ISFET
Caracteristicile generale ale pH-ului ISFET sunt următoarele
- Sensibilitatea chimică a ISFET este total controlată de proprietățile electrolitului
- Există diferite tipuri de materiale organice pentru senzorii de pH, cum ar fi Al2O3, Si3N4, Ta2O5 au proprietăți mai bune decât SiO2 și cu mai multă sensibilitate, cu o derivare redusă.
Avantajele ISFET
- Răspunsul este foarte rapid
- Este o integrare simplă cu electronica de măsurare
- Reduceți dimensiunea biologiei sondei.
Aplicații ale ISFET
Principalul avantaj al ISFET este că se poate integra cu MOSFET și tranzistoarele standard ale circuitelor integrate.
Dezavantaje ale ISFET
- Deriva mare necesită încapsularea inflexibilă a marginilor cipului și cu cabluri de legare
- Chiar dacă proprietățile de amplificare ale tranzistorului acestui dispozitiv sunt foarte frumoase. Pentru detectarea substanțelor chimice, răspunderea membranei izolatoare față de otrăvirea ecologică și defectarea ulterioară a tranzistorilor a interzis ISFE să câștige popularitate pe piețele comerciale.
Acest articol descrie principiul de funcționare al ISFET și procesul de fabricare pas cu pas. Informațiile furnizate în articol au prezentat elementele de bază ale tranzistorului cu efect de câmp sensibil la ioni și dacă aveți ceva referitor la acest articol sau despre fabricatiile CMOS si NMOS vă rugăm să comentați în secțiunea de mai jos. Iată întrebarea pentru dvs., care este funcția ISFET?
Credite foto:
- ISFET ausmt
- Principiul de funcționare al ISFET ea
- Construcția ISFET totul despre ph
- Senzor de pH ISFET microfluidice
