De ionefølsomme felteffekttransistorer er de nye integrerte enhetene i mikroelektrokjemisk laboratorium på brikkesystemer. Dette er den vanlige typen kjemisk følsomme felteffekt-transistorer, og strukturen er den samme som den generelle metalloksyd halvleder felt effekt transistor . Det følsomme området representerer en transistorport og inneholder transduksjonsmidlene fra en ionekonsentrasjon til en spenning. Når det gjelder ISFET, erstattes metalloksydet og metallportene generelt. MOSFET erstattes av den enkle løsningen med referanseelektrodene dypt inne i løsningene, og de isolerende lagene er for å detektere den spesifikke analyten. Naturen til de isolerende lagene er definert som funksjonalitet og følsomhet hvis ISFET-sensoren.

Hva er en ISFET?

Forkortelsen til ISFET er Ion Sensitive Field Effect Transistor. Det er en felteffekt-transistor , brukt til å måle konsentrasjonen av ioneløsninger. Ionkonsentrasjonen som H + endres som pH, og det er følgelig en endring i strøm gjennom transistoren. Her er portelektroden løsningen, og spenningen mellom oksidoverflaten og substratet skyldes ioneskjoldet.

ISFET

Arbeidsprinsipp for ISFET

Arbeidsprinsippet til en ISFET pH-elektrode er en endring av normal felteffekttransistor, og de brukes i mange forsterkerkretser . I ISFET brukes vanligvis inngangen som metallporter, som erstattes av den ionefølsomme membranen. Derfor samler ISFET sensingflaten i en enhet, og en enkelt forsterker gir høy strøm, lav impedansutgang, og det tillater bruk av tilkoblingskabler uten unødvendig skjerming. Følgende diagram viser illustrasjonen av ISFET pH-elektrode.

Arbeidsprinsipp for ISFET

“hvordan fungerer smartkort ”

Det er forskjellige maskiner for måling av pH fra den tradisjonelle glasselektroden. Måleprinsippet er basert på kontrollen av strømmen som strømmer mellom de to halvlederne, de er avløp og kilde. Disse to halvlederne er plassert sammen til en tredje elektrode, og den oppfører seg som en portterminal. Portterminalen kontaktes direkte med løsningen som skal måles.

Bygging av ISFET

Fremstillingstrinn for ISFET

Den følgende trinnvise prosessen viser fabrikasjonen av ISFET
ISFET er produsert ved hjelp av CMOS-teknologien og uten trinn for etterbehandling
All fabrikasjon er gjort i huset i mikro fabrikasjon Lab
Materialet skal være 4-tommers p-type silisiumplate
I ISFET er portterminalen klargjort med materialet fra SiO2, Si3N4, begge COMS-beregningsbare materialer.
Det er seks maskeringstrinn som er oppretting av n-brønn, n og p kildeavløp, gate, kontakt og materiale.
Utformingen av Si3N4 og SiO2 er gjennom bufferoksidetsingsløsninger

Følgende fabrikasjonstrinn viser standard MOSFET-prosessen og opp til tidspunktet for avsetning av silisiumnitrid som en ionefølende film. Utførelsen av avleiringen av silisiumnitrid er ved hjelp av den plasmaforbedrede kjemiske dampavsetningsmetoden. Tykkelsen på filmen måles med ellipsometeret. Etter nitridavsetningen fortsetter prosessen til kontaktform ved å bruke kontaktmasken.

Fremstillingstrinn for ISFET

fabrikasjonstrinn viser standard MOSFET-prosess

utformingen av Si3N4 og SiO2 er gjennom bufferoksidetsingsløsninger

etsetrinn for silisiumnitrid

Det våte kjemiske etsningen BHF brukes til etsning og underliggende nitrid- og oksidfilmer til fra kilde- og avløpsområdet. Skikken med BHF hjelper til med å utrydde ytterligere etsetrinn for silisiumnitrid. Det siste og siste trinnet er metalliseringen i ISFET-fabrikasjonene. I nærheten av portområdet har den ionefølsomme felteffekt-transistoren ikke metalllaget, metalliseringen er gitt ved kilde- og avløpskontaktene. De enkle og hovedtrinnene til Ion Sensitive Field-Effect Transistor-fabrikasjoner er vist i følgende diagram.

ISFET pH-sensor

Disse typer sensorer er valget for pH-måling, og det kreves for høyere ytelse. Størrelsen på sensoren er veldig liten, og sensorene brukes til å studere medisinske applikasjoner. ISFET pH-sensoren brukes i FDA og CE som godkjenner medisinsk utstyr, og de er også best for matapplikasjoner fordi glassfritt og montert i sonder ved hjelp av liten profil som minimerer skade på produksjon. ISFET pH-sensoren kan brukes i mange miljøer, og industrielle situasjoner som varierer for våte og tørre forhold, og også under fysiske forhold som trykk, gjør at vanlige glass-pH-elektroder vil være egnet.

ISFET pH-sensor

Kjennetegn ved ISFET pH

De generelle egenskapene til pH ISFET er følgende

“hvordan lage en digital til analog omformer ”

Den kjemiske følsomheten til ISFET styres fullstendig av egenskapene til elektrolytt
Det er forskjellige typer organiske materialer for pH-sensor som Al2O3, Si3N4, Ta2O5 har bedre egenskaper enn SiO2 og med mer følsomhet, lav drift.

Fordeler med ISFET

Responsen er veldig rask
Det er en enkel integrasjon med måleelektronikk
Reduser dimensjonen til probebiologien.

Anvendelser av ISFET

Den viktigste fordelen med ISFET er at den kan integreres med MOSFET og standardtransistorer for integrerte kretser.

Ulemper med ISFET

Den store drivkraften krever ufleksibel innkapsling av sponekantene og med bindingskabler
Selv om forsterkningsegenskapene til transistoren til denne enheten ser veldig bra ut. For sensing av kjemikalier har isolasjonsmembranens ansvar for økologisk forgiftning og påfølgende transistorbrudd forbudt at ISFE får popularitet i kommersielle markeder.

Denne artikkelen beskriver arbeidsprinsippet til ISFET og fremstilling trinnvis prosess. Den gitte informasjonen i artikkelen har gitt det grunnleggende om Ion Sensitive Field-Effect Transistor, og hvis du har noen angående denne artikkelen eller om CMOS- og NMOS-fabrikasjonene vennligst kommenter nedenfor. Her er spørsmålet for deg, hva er funksjonen til ISFET?

Fotokreditter: