ИСФЕТ
-
Основы ISFET
- ISFET — это полевой транзистор, который используется для измерения концентрации ионов.
- Раствор используется в качестве управляющего электрода, а напряжение между подложкой и оксидной поверхностью возникает из-за ионной оболочки.
- ISFET является первым биосенсором FET и был изобретен в 1970 году.
-
Механизм работы и материалы
- Поверхностный гидролиз Si-OH групп изменяется в зависимости от рН.
- Типичные материалы для затворов включают SiO2, Si3N4, Al2O3 и Ta2O5.
- Механизм, ответственный за поверхностный заряд оксида, описывается моделью связывания участков.
-
Конструкция и применение
- Исток и сток ISFET сконструированы аналогично MOSFET.
- Электрод затвора отделен от канала и позволяет тестируемому веществу контактировать с чувствительным барьером.
- Пороговые напряжения ISFET зависят от рН вещества, контактирующего с ионно-чувствительным барьером.
-
Ограничения и усовершенствования
- Для работы ISFET требуется электрод сравнения, который может иметь ограничения, такие как потенциал перехода и утечка.
- Для миниатюризации ISFET и обеспечения безопасности в фармацевтической и пищевой промышленности разрабатываются встроенные в микросхему крошечные эталонных полевых транзисторов (REFET).
- Модифицированные полупроводниковые поверхности REFET могут быть чувствительны к агрессивным растворенным частицам и плохо характеризованы явлениями старения.
-
Шум и подавление
- Низкочастотный шум ISFET является вредным для общего SNR и может создавать помехи для биомедицинских сигналов.
- Для подавления шума используются различные методы, включая внутреннее усиление тока стока и замену интерфейса оксид/кремний на затвор Шоттки.
-
История и применение
- ISFET основан на МОП-транзисторе и был изобретен Питом Бергвельдом в 1970 году.
- ISFET широко используется в биомедицинских приложениях, включая обнаружение гибридизации ДНК и измерение уровня глюкозы.
-
Рекомендации и дальнейшее чтение
- В статье есть библиография и ссылки на дополнительные материалы для чтения.
Полный текст статьи: