The transistor kesan medan sensitif ion adalah peranti bersepadu baru di makmal elektrokimia mikro pada sistem cip. Ini adalah jenis transistor kesan medan sensitif kimia yang biasa, dan strukturnya sama dengan umum transistor kesan medan semikonduktor oksida logam . Kawasan sensitif mewakili gerbang transistor dan menggabungkan kaedah transduksi dari kepekatan ion ke voltan. Dalam kes ISFET, logam oksida dan gerbang logam adalah umum MOSFET digantikan oleh penyelesaian mudah dengan elektrod rujukan yang jauh di dalam larutan dan lapisan penebat adalah untuk mengesan analit tertentu. Sifat lapisan penebat didefinisikan sebagai fungsi dan kepekaan jika sensor ISFET.
Apa itu ISFET?
Singkatan dari ISFET adalah Transistor Kesan Medan Sensitif Ion. Ia adalah transistor kesan medan , digunakan untuk mengukur kepekatan larutan ion. Kepekatan ion seperti H + diubah sebagai pH maka ada perubahan arus melalui transistor akibatnya. Di sini elektrod pintu adalah penyelesaian dan voltan antara permukaan oksida dan substrat disebabkan oleh sarung ion.
ISFET
Prinsip Kerja ISFET
Prinsip kerja elektrod pH ISFET adalah perubahan transistor kesan medan normal dan ia digunakan dalam banyak litar penguat . Dalam ISFET biasanya input digunakan sebagai gerbang logam, yang digantikan oleh membran sensitif ion. Oleh itu, ISFET mengumpulkan dalam satu peranti permukaan pengesan dan satu penguat memberikan output impedans arus tinggi dan rendah dan ia membolehkan penggunaan kabel penghubung tanpa pelindung yang tidak perlu. Gambar rajah berikut menunjukkan ilustrasi elektrod pH ISFET.
Prinsip Kerja ISFET
Terdapat mesin yang berbeza untuk pengukuran pH dari elektrod kaca tradisional. Prinsip pengukuran didasarkan pada kawalan arus yang mengalir di antara dua semikonduktor, mereka adalah longkang dan sumber. Kedua-dua semikonduktor ini diletakkan bersama-sama ke elektrod ketiga dan ia berkelakuan seperti terminal gerbang. Terminal gerbang dihubungi secara langsung ke penyelesaian yang akan diukur.
Pembinaan ISFET
Langkah Fabrikasi untuk ISFET
- Proses langkah demi langkah berikut menunjukkan pembuatan ISFET
- ISFET dibuat dengan bantuan teknologi CMOS dan tanpa langkah pemprosesan pasca
- Semua fabrikasi dilakukan di dalam makmal fabrikasi mikro
- Bahannya mestilah wafer silikon jenis p 4 inci
- Di ISFET terminal gerbang disiapkan dengan bahan SiO2, Si3N4, kedua-dua bahan yang dapat dikira COMS.
- Terdapat enam langkah penyamaran yang merupakan penciptaan saluran n, sumur, sumber n dan p sumber, pintu, kontak dan bahan.
- Reka bentuk Si3N4 dan SiO2 adalah melalui penyelesaian buffer oxide etch
Langkah-langkah fabrikasi berikut menunjukkan proses MOSFET standard dan sehingga masa pemendapan silikon nitrida sebagai filem pengesan ion. Prestasi pemendapan silikon nitrida adalah dengan bantuan kaedah pemendapan wap kimia yang disempurnakan plasma. Ketebalan filem diukur dengan elipsometer. Setelah pemendapan nitrida, proses dilanjutkan ke bentuk kontak dengan menggunakan topeng kontak.
BHF kimia basah digunakan untuk filem etsa dan nitrida dan oksida asas dari kawasan sumber dan saliran. Kebiasaan BHF membantu membasmi langkah etsa tambahan untuk silikon nitrida. Langkah terakhir dan terakhir adalah metalisasi dalam fabrikasi ISFET. Berhampiran kawasan gerbang, Ion Sensitive Field-Effect Transistor tidak mempunyai lapisan logam, metalisasi disediakan pada kontak sumber dan longkang. Langkah sederhana dan utama fabrikasi Transistor Efek Medan Ion Sensitif ditunjukkan dalam rajah berikut.
Sensor pH ISFET
Ini jenis penderia adalah pilihan untuk pengukuran pH dan diperlukan untuk prestasi tahap yang lebih tinggi. Ukuran sensor sangat kecil dan sensor digunakan untuk kajian aplikasi perubatan. Sensor pH ISFET digunakan dalam FDA dan CE yang menyetujui alat perubatan dan ia juga terbaik untuk aplikasi makanan kerana kaca bebas dan dipasang pada probe dengan bantuan profil kecil yang meminimumkan kerosakan pada produk. Sensor pH ISFET berlaku di banyak lingkungan, dan situasi industri yang berbeza-beza untuk keadaan basah dan kering dan juga dalam beberapa keadaan fizikal seperti tekanan menjadikan elektrod pH kaca konvensional akan sesuai.
Sensor pH ISFET
Ciri-ciri pH ISFET
Ciri umum pH ISFET adalah berikut
- Kepekaan kimia ISFET dikawal sepenuhnya oleh sifat elektrolit
- Terdapat pelbagai jenis bahan organik untuk sensor pH seperti Al2O3, Si3N4, Ta2O5 mempunyai sifat yang lebih baik daripada SiO2 dan dengan kepekaan lebih banyak, drift rendah.
Kelebihan ISFET
- Sambutan sangat pantas
- Ini adalah penyatuan sederhana dengan elektronik pengukuran
- Kurangkan dimensi biologi probe.
Aplikasi ISFET
Kelebihan utama ISFET adalah, ia dapat disatukan dengan MOSFET dan transistor litar bersepadu.
Kekurangan ISFET
- Drift besar memerlukan enkapsulasi tepi cip yang tidak fleksibel dan dengan petunjuk mengikat
- Walaupun sifat penguat transistor peranti ini sangat bagus. Untuk mengesan bahan kimia, tanggungjawab membran penebat terhadap keracunan ekologi dan kerosakan transistor seterusnya telah melarang ISFE mendapat populariti di pasaran komersial.
Artikel ini menerangkan mengenai prinsip kerja ISFET dan proses pembuatannya dari langkah demi langkah. Maklumat yang diberikan dalam artikel telah memberikan asas-asas Transistor Effect Field-Effect Ion Sensitive dan jika ada mengenai artikel ini atau mengenai fabrikasi CMOS dan NMOS sila komen di bahagian bawah. Inilah soalan untuk anda, apakah fungsi ISFET?
Kredit Foto:
- ISFET ausmt
- Prinsip kerja ISFET dia
- Pembinaan ISFET semua-tentang-ph
- Sensor pH ISFET mikrofluidik
