ioniherkät kenttävaikutteiset transistorit ovat uusia integroituja laitteita mikrosähkökemiallisessa laboratoriossa sirujärjestelmissä. Nämä ovat yleisesti kemiallisesti herkkiä kenttävaikutteisia transistoreita, ja rakenne on sama kuin yleinen metallioksidi puolijohde kenttävaikutuksen transistori . Herkkä alue edustaa transistorin porttia ja sisältää välineet siirtymiseksi ionipitoisuudesta jännitteeksi. ISFET: n tapauksessa metallioksidi ja metalliportit ovat yleensä MOSFET korvataan yksinkertaisella ratkaisulla vertailuelektrodeilla syvällä liuoksissa ja eristekerrokset on tarkoitettu spesifisen analyytin havaitsemiseksi. Eristekerrosten luonne määritellään ISFET-anturin toimivuudeksi ja herkkyydeksi.
Mikä on ISFET?
ISFET: n lyhenne on Ion Sensitive Field Effect Transistor. Se on kenttävaikutteinen transistori , jota käytetään ioniliuosten pitoisuuden mittaamiseen. Ionikonsentraatio, kuten H +, muuttuu pH: na, jolloin transistorin läpi kulkevassa virrassa tapahtuu muutos. Tässä hilaelektrodi on ratkaisu ja oksidipinnan ja alustan välinen jännite johtuu ionivaipasta.
ISFET
ISFETin toimintaperiaate
ISFET pH -elektrodin toimintaperiaate on normaalin kenttävaikutteisen transistorin muutos ja niitä käytetään monet vahvistinpiirit . ISFETissä normaalisti tuloa käytetään metalliportteina, jotka korvataan ioniherkällä kalvolla. Siksi ISFET kerää yhteen laitteeseen tunnistuspinnan ja yksi vahvistin antaa suuren virran, matalan impedanssin lähdön ja mahdollistaa liitäntäkaapeleiden käytön ilman tarpeetonta suojausta. Seuraava kaavio kuvaa ISFET pH -elektrodin.
ISFETin toimintaperiaate
On olemassa erilaisia koneita pH: n mittaamiseksi perinteisestä lasielektrodista. Mittausperiaate perustuu kahden puolijohteen välillä kulkevan virran säätelyyn, ne ovat tyhjennys ja lähde. Nämä kaksi puolijohdetta on sijoitettu yhteen kolmanteen elektrodiin, ja se käyttäytyy kuin portin liitin. Porttipääte on suoraan yhteydessä mitattavaan liuokseen.
ISFETin rakentaminen
ISFETin valmistusvaiheet
- Seuraava askel askeleelta -prosessi näyttää ISFETin valmistuksen
- ISFET valmistetaan CMOS-tekniikan avulla ja ilman jälkikäsittelyvaiheita
- Kaikki valmistus tapahtuu talon sisällä mikrotuotantolaboratoriossa
- Materiaalin tulisi olla 4 tuuman p-tyyppinen piikiekko
- ISFET: ssä porttipääte valmistetaan SiO2: n materiaalista Si3N4, molemmat COMS-laskennalliset materiaalit.
- On kuusi peittämisvaihetta, jotka muodostavat n-kuopan, n- ja p-lähdeviemäreiden, portin, kontaktin ja materiaalin.
- Si3N4: n ja SiO2: n suunnittelu tapahtuu puskurioksidietsausliuosten kautta
Seuraavat valmistusvaiheet osoittavat MOSFET-standardiprosessin ja siihen asti, kun piinitridi laskeutuu ionitunnistuskalvona. Piinitridin kerrostuminen suoritetaan plasman avulla tehostetun kemiallisen höyrykerrostusmenetelmän avulla. Kalvon paksuus mitataan ellipsometrillä. Nitridipinnoituksen jälkeen prosessia jatketaan kosketusmuodossa käyttämällä kontaktinaamaria.
Märkä kemiallista etsausta BHF käytetään syövyttämään ja alla olevia nitridi- ja oksidikalvoja lähteestä ja tyhjennysalueelta. BHF: n tapa auttaa poistamaan pii-nitridin lisäetsausvaihe. Viimeinen ja viimeinen vaihe on metallointi ISFET-valmisteissa. Lähellä porttialuetta ioniherkällä kenttävaikutteisella transistorilla ei ole metallikerrosta, metallointi tapahtuu lähde- ja tyhjennyskoskettimissa. Ioniherkkien kenttävaikutteisten transistoreiden valmistuksen yksinkertaiset ja päävaiheet on esitetty seuraavassa kaaviossa.
ISFET-pH-anturi
Nämä antureiden tyypit ovat valinta pH-mittaukseen ja sitä tarvitaan korkeamman tason suorituskykyyn. Anturin koko on hyvin pieni, ja antureita käytetään lääketieteellisten sovellusten tutkimiseen. ISFET-pH-anturia käytetään lääketieteellisiä laitteita hyväksyvissä FDA: ssa ja CE: ssä, ja ne soveltuvat parhaiten myös elintarvikesovelluksiin, koska lasi on vapaa ja asennettu koettimiin pienen profiilin avulla, joka minimoi tuotevauriot. ISFET-pH-anturia voidaan käyttää monissa ympäristöissä, ja teolliset tilanteet, jotka vaihtelevat märissä ja kuivissa olosuhteissa ja myös joissakin fysikaalisissa olosuhteissa, kuten paine, tekevät tavanomaisista lasin pH-elektrodeista sopivia.
ISFET-pH-anturi
ISFET-pH: n ominaisuudet
PH ISFET: n yleiset ominaisuudet ovat seuraavat
- ISFET: n kemiallista herkkyyttä kontrolloi täysin elektrolyytin ominaisuudet
- PH-antureille on erityyppisiä orgaanisia materiaaleja, kuten Al2O3, Si3N4, Ta2O5, joilla on paremmat ominaisuudet kuin SiO2: lla ja joilla on enemmän herkkyyttä, matala drift.
ISFETin edut
- Vastaus on erittäin nopea
- Se on yksinkertainen integrointi mittauselektroniikkaan
- Pienennä koetinbiologian ulottuvuutta.
ISFET-sovellukset
ISFETin suurin etu on, että se voi integroitua MOSFETin ja integroitujen piirien standarditransistoreihin.
ISFETin haitat
- Suuri ryömintä vaatii lastun reunojen joustamattoman kapseloinnin ja sidosjohdoilla
- Vaikka tämän laitteen transistorin vahvistusominaisuudet ovat erittäin hyvännäköisiä. Aistimiskemikaalien osalta eristekalvon vastuu ekologiseen myrkytykseen ja sitä seuraavaan transistorin hajoamiseen on kieltänyt ISFE: n suosion saavuttamisen kaupallisilla markkinoilla.
Tässä artikkelissa kuvataan ISFET: n toimintaperiaate ja sen valmistaminen vaihe vaiheelta. Artikkelin antamat tiedot ovat antaneet ioniherkän kenttätransistorin perustiedot ja jos sinulla on jotain tästä artikkelista tai CMOS- ja NMOS-valmistukset kommentoi alla olevassa osassa. Tässä on kysymys sinulle, mikä on ISFETin tehtävä?
Valokuvahyvitykset:
- ISFET ausmt
- ISFETin toimintaperiaate hän
- ISFETin rakentaminen kaikki-noin-ph
- ISFET-pH-anturi mikrofluidiikka
