Ionsko osjetljivi poljski tranzistor - Načelo rada ISFET

Ionsko osjetljivi poljski tranzistor - Načelo rada ISFET

The tranzistori s ionskim osjetljivim poljem su novi integrirani uređaji u mikro elektrokemijskom laboratoriju na sustavima čipova. To su uobičajeni tip kemijski osjetljivih tranzistora s efektom polja, a struktura je ista kao i općenita metalni oksid poluvodički tranzistor s efektom polja . Osjetljivo područje predstavlja tranzistorska vrata i uključuje način transdukcije od koncentracije iona do napona. U slučaju ISFET-a, metalni oksid i metalna vrata su općenito MOSFET-ovi zamijenjeni su jednostavnom otopinom s referentnim elektrodama duboko u otopinama, a izolacijski slojevi su za otkrivanje određenog analita. Priroda izolacijskih slojeva definira se kao funkcionalnost i osjetljivost ISFET osjetnika.



Što je ISFET?

Skraćenica ISFET-a je Ion Sensitive Field Effect Transistor. To je tranzistor s efektom polja , koji se koristi za mjerenje koncentracije ionskih otopina. Koncentracija iona poput H + mijenja se kao pH, što dovodi do promjene struje kroz tranzistor. Ovdje je otopina elektroda vrata, a napon između površine oksida i podloge posljedica je ionskog plašta.


ISFET

ISFET





Princip rada ISFET-a

Princip rada elektrode ISFET pH je promjena tranzistora s efektom normalnog polja i oni se koriste u mnogi krugovi pojačala . U ISFET-u se ulaz obično koristi kao metalna vrata, koja su zamijenjena membranom osjetljivom na ione. Stoga ISFET okuplja u jednom uređaju osjetnu površinu, a jedno pojačalo daje visoku struju, malu impedansu i omogućuje upotrebu spojnih kabela bez nepotrebnog oklopa. Sljedeći dijagram prikazuje ilustraciju ISFET pH elektrode.

Princip rada ISFET-a

Princip rada ISFET-a



Postoje različiti strojevi za mjerenje pH vrijednosti od tradicionalnih staklenih elektroda. Načelo mjerenja temelji se na kontroli struje koja teče između dva poluvodiča, oni su odvod i izvor. Ova dva poluvodiča smještena su zajedno na treću elektrodu i ona se ponaša poput vratne stezaljke. Stezaljka vrata je izravno u kontaktu s otopinom koja se mjeri.

Izgradnja ISFET-a

Izgradnja ISFET-a

Koraci izrade za ISFET

  • Sljedeći postupak korak po korak prikazuje izradu ISFET-a
  • ISFET se proizvodi uz pomoć CMOS tehnologije i bez ikakvih koraka naknadne obrade
  • Sva se izrada vrši u kući u laboratoriju za mikro izradbu
  • Materijal bi trebao biti 4-inčna silikonska pločica p-tipa
  • U ISFET-u terminal za vrata pripremljen je od materijala SiO2, Si3N4, oba COMS izračunava materijala.
  • Šest je koraka maskiranja koji su stvaranje odvoda iz n-bunara, n i p, vrata, kontakta i materijala.
  • Dizajn Si3N4 i SiO2 odvija se kroz otopine nagrizanja tampon oksida

Sljedeći koraci izrade prikazuju standardni MOSFET postupak i do vremena taloženja silicijevog nitrida kao filma osjetljivog na ione. Izvođenje taloženja silicijevog nitrida vrši se pomoću plazme poboljšane metode kemijskog taloženja. Debljina filma mjeri se elipsometrom. Nakon taloženja nitrida, postupak se nastavlja u kontaktnom obliku pomoću kontaktne maske.

Koraci izrade za ISFET

koraci izrade pokazuju standardni MOSFET postupak

dizajn Si3N4 i SiO2 odvija se kroz otopine nagrizanja puferskog oksida

korak nagrizanja za silicijev nitrid

Vlažno kemijsko nagrizanje BHF koristi se za nagrizanje i podloge nitridnih i oksidnih filmova iz izvora i odvoda. Običaj BHF pomaže u iskorjenjivanju dodatnog koraka nagrizanja silicijevog nitrida. Posljednji i posljednji korak je metalizacija u izradi ISFET-a. Blizu vrata, tranzistor na osjetljiv na polja jonski osjetljiv polja nema metalni sloj, metalizacija je osigurana na kontaktima izvora i odvoda. Jednostavni i glavni koraci izrade tranzistora s osjetljivim na ionske efekte polja prikazani su na sljedećem dijagramu.


ISFET pH senzor

Ovi vrste senzora su izbor za mjerenje pH i potreban je za izvedbu više razine. Veličina senzora je vrlo mala i senzori se koriste za proučavanje medicinske primjene. ISFET pH senzor koristi se u FDA i CE koji odobravaju medicinske uređaje, a također su najbolji za prehrambenu primjenu jer se staklo ne ugrađuje u sonde uz pomoć malog profila koji minimaliziraju štetu koja nastaje. ISFET pH senzor primjenjiv je u mnogim okruženjima, a industrijske situacije koje se razlikuju za mokre i suhe uvjete, a također u nekim fizičkim uvjetima poput tlaka čine uobičajene staklene pH elektrode odgovarajućim.

ISFET pH senzor

ISFET pH senzor

Karakteristike ISFET pH

Opće su karakteristike pH ISFET-a sljedeće

  • Kemijska osjetljivost ISFET-a u potpunosti se kontrolira svojstvima elektrolita
  • Postoje različite vrste organskih materijala za pH senzor poput Al2O3, Si3N4, Ta2O5 koji imaju bolja svojstva od SiO2 i s više osjetljivosti, malim zanošenjem.

Prednosti ISFET-a

  • Odgovor je vrlo brz
  • To je jednostavna integracija s mjernom elektronikom
  • Smanjite dimenziju biologije sonde.

Primjene ISFET-a

Glavna prednost ISFET-a je što se može integrirati s MOSFET-om i standardnim tranzistorima integriranih sklopova.

Mane ISFET-a

  • Veliki pomak zahtijeva nefleksibilno zatvaranje rubova iverja i vezne vodove
  • Iako su svojstva pojačanja tranzistora ovog uređaja vrlo lijepa. Za osjetljive kemikalije, odgovornost izolacijske membrane na ekološko trovanje i naknadnu kvar tranzistora zabranio je ISFE-u stjecanje popularnosti na komercijalnim tržištima.

Ovaj članak opisuje načelo rada ISFET-a i postupak njegove izrade korak po korak. Dane informacije u članku daju osnove tranzistora s osjetljivim na ionske efekte polja i ako ih imate u vezi s ovim člankom ili izmišljotine CMOS-a i NMOS-a molimo komentirajte u donjem dijelu. Evo pitanja za vas, koja je funkcija ISFET-a?

Foto bodovi: