The йонно-чувствителни полеви транзистори са новите интегрирани устройства в микро електрохимичната лаборатория на чип системи. Това са често срещаният тип транзистори с химически чувствителни полеви ефекти и структурата е същата като общата метален оксид полупроводников полеви транзистор . Чувствителната зона представлява транзисторен затвор и включва средствата за трансдукция от концентрация на йон към напрежение. В случай на ISFET металният оксид и металните затвори са с общ MOSFET, се заменят с простото решение с еталонните електроди дълбоко в разтворите, а изолационните слоеве са за откриване на конкретния аналит. Естеството на изолационните слоеве се определя като функционалност и чувствителност на ISFET сензора.
Какво е ISFET?
Съкращението на ISFET е Ion Sensitive Field Effect Transistor. Това е транзистор с полеви ефект , използван за измерване на концентрацията на йонни разтвори. Концентрацията на йони като H + се променя като pH, след което има промяна в тока през транзистора, следователно. Тук затворният електрод е разтворът и напрежението между оксидната повърхност и субстрата се дължи на йонната обвивка.
ISFET
Принцип на работа на ISFET
Принципът на работа на рН електрода ISFET е промяна на транзистора с нормално поле и те се използват в много усилвателни вериги . В ISFET обикновено входът се използва като метални врати, които са заменени от чувствителната към йони мембрана. Следователно ISFET събира в едно устройство сензорната повърхност и един усилвател дава висок ток, нисък импеданс и позволява използването на свързващи кабели без ненужно екраниране. Следващата диаграма показва илюстрацията на рН-електрод ISFET.
Принцип на работа на ISFET
Има различни машини за измерване на рН от традиционния стъклен електрод. Принципът на измерване се основава на контрола на тока, протичащ между двата полупроводника, те са източник и източник. Тези два полупроводника са поставени заедно на трети електрод и той се държи като терминал на порта. Клемата на затвора е пряко свързана с измервания разтвор.
Изграждане на ISFET
Стъпки за производство за ISFET
- Следващият стъпка по стъпка процес показва производството на ISFET
- ISFET се произвежда с помощта на CMOS технологията и без никакви стъпки за последваща обработка
- Цялото производство се извършва в къщата в лабораторията за микропроизводство
- Материалът трябва да бъде 4-инчов силиконов пластинка тип p
- В ISFET терминалът на порта е подготвен с материал от SiO2, Si3N4, и двата COMS изчислими материала.
- Има шест стъпки за маскиране, които са създаване на n-кладенец, n и p източни канали, порта, контакт и материал.
- Дизайнът на Si3N4 и SiO2 се осъществява чрез разтвори за ецване на буферен оксид
Следващите етапи на производство показват стандартния MOSFET процес и до момента на отлагане на силициев нитрид като йонно чувствителен филм. Изпълнението на отлагането на силициевия нитрид се осъществява с помощта на метода на химическо отлагане с пара, подобрен с плазма. Дебелината на филма се измерва с елипсометъра. След отлагането на нитрид, процесът продължава да се свързва във формата, използвайки контактната маска.
Мокрият химически ецващ BHF се използва за ецване и подлежащи нитридни и оксидни филми от източника и отводнителната област. Обичаят на BHF помага да се премахне допълнителната стъпка на офорт за силициев нитрид. Последната и последна стъпка е метализацията във фабрикациите на ISFET. В близост до портата на йон чувствителния полеви транзистор няма металния слой, метализацията е осигурена в източника и дренажните контакти. Простите и основни стъпки при изготвянето на чувствителни на йон полеви транзистори са показани на следващата диаграма.
ISFET pH сензор
Тези видове сензори са изборът за измерване на рН и е необходим за по-високо ниво на ефективност. Размерът на сензора е много малък и сензорите се използват за изследване на медицински приложения. Сензорът за рН ISFET се използва във FDA и CE, които одобряват медицински изделия, а също така са най-подходящи за хранителни приложения, тъй като стъклото е свободно и е монтирано в сонди с помощта на малък профил, който свежда до минимум щетите за производство. ISFET рН сензорът е приложим в много среди и индустриални ситуации, които се различават при мокри и сухи условия, а също и при някои физически условия, като налягане, правят конвенционалните стъклени рН електроди ще бъдат подходящи.
ISFET pH сензор
Характеристики на pH на ISFET
Общите характеристики на рН ISFET са следните
- Химическата чувствителност на ISFET се контролира напълно от свойствата на електролита
- Има различни видове органични материали за рН сензор като Al2O3, Si3N4, Ta2O5 имат по-добри свойства от SiO2 и с по-голяма чувствителност, нисък дрейф.
Предимства на ISFET
- Отговорът е много бърз
- Това е проста интеграция с измервателна електроника
- Намалете размера на биологията на сондата.
Приложения на ISFET
Основното предимство на ISFET е, че той може да се интегрира с MOSFET и стандартните транзистори на интегрални схеми.
Недостатъци на ISFET
- Големият дрейф изисква негъвкаво капсулиране на ръбовете на чипа и със свързващи проводници
- Въпреки че усилващите свойства на транзистора на това устройство са много добре изглеждащи. За чувствителните химикали, отговорността на изолационната мембрана към екологичното отравяне и последващото разрушаване на транзистора е забранила на ISFE да набира популярност на търговските пазари.
Тази статия описва принципа на работа на ISFET и неговото производство стъпка по стъпка. Дадената информация в статията дава основите на чувствителния към йони полеви транзистор и ако имате такива относно тази статия или относно измислиците CMOS и NMOS моля, коментирайте в долния раздел. Ето въпроса към вас, каква е функцията на ISFET?
Кредити за снимки:
- ISFET ausmt
- Принцип на работа на ISFET тя
- Изграждане на ISFET всичко за ph
- ISFET pH сензор микрофлуидици
