Det ionfølsomme felteffekt-transistorer er de nye integrerede enheder i mikroelektrokemisk laboratorium på chipsystemer. Disse er den almindelige type kemisk følsomme felteffekt-transistorer, og strukturen er den samme som den generelle metaloxid halvleder felt effekt transistor . Det følsomme område repræsenterer en transistorport og inkorporerer transduktionsmidlerne fra en ionkoncentration til en spænding. I tilfælde af ISFET erstattes metaloxidet og metalportene generelt. MOSFET erstattes af den enkle opløsning med referenceelektroderne dybt inde i opløsningerne, og de isolerende lag er til detektering af den specifikke analyt. Naturen på de isolerende lag er defineret som funktionalitet og følsomhed, hvis ISFET-sensoren.
Hvad er en ISFET?
Forkortelsen af ISFET er Ion Sensitive Field Effect Transistor. Det er en felteffekt transistor , anvendt til måling af koncentrationen af ionopløsninger. Ionkoncentrationen som H + ændres som pH, så der er derfor en ændring i strøm gennem transistoren. Her er portelektroden løsningen, og spændingen mellem oxidoverfladen og substratet skyldes ionskeden.
ISFET
Arbejdsprincip for ISFET
Arbejdsprincippet for en ISFET pH-elektrode er en ændring af normal felteffekt transistor, og de bruges i mange forstærkerkredsløb . I ISFET bruges input normalt som metalporte, der erstattes af den ionfølsomme membran. Derfor samler ISFET i en enhed sensingoverfladen, og en enkelt forstærker giver høj strøm, lav impedans output, og det tillader brug af tilslutningskabler uden unødvendig afskærmning. Følgende diagram viser illustrationen af ISFET pH-elektrode.
Arbejdsprincip for ISFET
Der er forskellige maskiner til måling af pH fra den traditionelle glaselektrode. Måleprincippet er baseret på styringen af strømmen, der flyder mellem de to halvledere, de er afløb og kilde. Disse to halvledere er placeret sammen til en tredje elektrode, og den opfører sig som en portterminal. Portterminalen er direkte i kontakt med den opløsning, der skal måles.
Opførelse af ISFET
Fabrikationstrin til ISFET
- Den følgende trinvise proces viser fremstillingen af ISFET
- ISFET er fremstillet ved hjælp af CMOS-teknologien og uden nogen efterbehandlingstrin
- Al fabrikation foretages internt i mikrofabrikationslaboratoriet
- Materialet skal være 4-tommers p-type siliciumskive
- I ISFET er portterminalen forberedt med materialet fra SiO2, Si3N4, begge COMS-beregningsmaterialer.
- Der er seks maskeringstrin, der er oprettelse af n-brønd, n og p kildeafløb, gate, kontakt og materiale.
- Designet af Si3N4 og SiO2 er gennem bufferoxidetsningsopløsningerne
De følgende fabrikationstrin viser standard MOSFET-processen og op til afsætningstidspunktet for siliciumnitrid som en ionfølsom film. Udførelsen af aflejringen af siliciumnitrid er ved hjælp af den plasmaforbedrede kemiske dampaflejringsmetode. Filmens tykkelse måles med ellipsometeret. Efter nitridaflejringen fortsættes processen med at komme i kontaktform ved anvendelse af kontaktmasken.
Det våde kemiske ætsning BHF anvendes til ætsning og underliggende nitrid- og oxidfilm til fra kilde- og afløbsregionen. Skikken med BHF hjælper med at udrydde yderligere ætsningstrin for siliciumnitrid. Det sidste og sidste trin er metalliseringen i ISFET-fabrikationerne. I nærheden af portområdet har den ionfølsomme felteffekt-transistor ikke metallaget, metalliseringen tilvejebringes ved kilde- og afløbskontakterne. De enkle og vigtigste trin i ionfølsomme felteffekt-transistorproduktioner er vist i følgende diagram.
ISFET pH-sensor
Disse typer sensorer er valget til pH-måling, og det kræves for højere ydeevne. Størrelsen på sensoren er meget lille, og sensorer bruges til undersøgelse af medicinske applikationer. ISFET pH-sensoren bruges i FDA og CE, som godkender medicinsk udstyr, og de er også bedst til fødevareapplikationer, fordi glasset er frit og monteret i sonder ved hjælp af lille profil, der minimerer produktskader. ISFET pH-sensoren er anvendelig i mange miljøer, og industrielle situationer, der varierer for våde og tørre forhold og også under visse fysiske forhold som tryk, gør konventionelle glas-pH-elektroder velegnede.
ISFET pH-sensor
Kendetegn ved ISFET pH
De generelle egenskaber ved pH ISFET er følgende
- ISFET's kemiske følsomhed styres fuldstændigt af elektrolytens egenskaber
- Der er forskellige typer organiske materialer til pH-sensor som Al2O3, Si3N4, Ta2O5 har bedre egenskaber end SiO2 og med mere følsomhed, lav drift.
Fordele ved ISFET
- Svaret er meget hurtigt
- Det er en simpel integration med måleelektronik
- Reducer dimensionen af probebiologien.
Anvendelser af ISFET
Den største fordel ved ISFET er, at den kan integreres med MOSFET og standardtransistorer i integrerede kredsløb.
Ulemper ved ISFET
- Den store drift kræver ufleksibel indkapsling af chipkanterne og med bindingskabler
- Selvom forstærkningsegenskaberne for transistoren på denne enhed ser meget godt ud. For sensing af kemikalier har isoleringsmembranens ansvar over for den økologiske forgiftning og efterfølgende transistornedbrydning forbudt ISFE at vinde popularitet på kommercielle markeder.
Denne artikel beskriver om ISFET's arbejdsprincip og fremstillingen trin for trin proces. De givne oplysninger i artiklen har givet det grundlæggende i Ion Sensitive Field-Effect Transistor, og hvis du har nogen angående denne artikel eller om CMOS- og NMOS-fabrikationerne bedes du kommentere i nedenstående afsnit. Her er spørgsmålet til dig, hvad er funktionen af ISFET?
Fotokreditter:
- ISFET ausmt
- Arbejdsprincippet for ISFET hun
- Opførelse af ISFET alt-om-ph
- ISFET pH-sensor mikrofluidik
