参比场效应晶体管(REFET)及其与ISFET集成化的研究

本文介绍为实现带有参比电极的ISFET测量探头微型化而研制成的一种新型探头。采用等离子聚合方法在ISFET敏感栅上覆盖一层聚苯烯薄膜(PPS),使其成为对H^+不敏感的参比场效应晶体管(REFET)。而后采用IC艺,将ISFET,REFET和伪参比电极集成化,得到可用于微量溶液测量的微型探头,将探头中的ISFET和REFET按差分对管方式连接于差放线路中,由于两管对溶液中pH值响应不同,可输出随pH值变化的差模信号。研制的REFET在pH4～pH11范围内几乎无响应,表明了PPS膜具有较少的表面态及良好的H^+掩蔽性。用集成化探头测量pH值,灵敏度可达55mV/pH。

氢离子敏场效应晶体管微机温度补偿技术的研究

本文介绍了氢离子敏场效应晶体管的温度特性,分析了敏感膜-溶液间的界面电势差及其温度系数,并采用线性近似法提出了反映溶液pH 值与输出电压、温度和器件常数之间关系的表达式。介绍了一种可以测量pH 值与温度的微机温度补偿系统。采用温度特性已知的标准缓冲液标定常数后,就可对待测液进行测量。标定与测量均可自动进行。研究表明该系统可以在pH 值很宽的范围进行补偿。在pH4.00、6.86与9.20标准缓冲液中,温度由5℃变至45℃过程中,温度造成的误差仅为未补偿时的1/40,相当于0.001PH/℃。

Si_3N_4膜pH-ISFET输出特性研究

通过对 pH-ISFET的长时间测量,发现器件的输出偏离 Nernst方程.提出了器件输出由快响应、慢响应和时漂三部分组成,以及器件响应与时漂数据的提取方法.证明了快慢响应的共同作用符合Nernst方程,慢响应的响应幅度小,长达数小时之久.在响应初期观察到的器件漂移,主要是慢响应造成的.

化学量传感器

随着ISFET研究的深入,与之相应的分析测试技术和测量仪器也在不断地更新和完善,这对提高测量的可靠性和分析精度起着重要的作用。本节予以介绍。 (一)仪器放大器型ISFET分析测量仪 其电路示于图12-1中。放大器A_1、A_2和A_3构成仪器放大器。

化学量传感器

ISFET虽然具有重量轻、体积小、响应快以及易于实现集成化和多功能化等特点而倍受人们的重视,但是这类器件还存在着漂移和滞后量大等不足,影响了测量精度。众所周知,对于一价离子,如按Nernst公式估算,每1mV的测量偏差大约相当于4％的浓度误差或2％的pX误差(pX=-logα_x)。对于二价离子,则误差将加倍。实际测量中温漂和滞后是比较明显的。例如pH-ISFET的温漂可达几mV/℃,滞后达数mV到十几mV,器件的时漂约为0.1～1mV/h。值得指出的是pH-ISFET的响应分为快响应和慢响应两部分,前者响应极快,一般在ms数量级,而后者可能长达数小时之久,在此期间器件的输出明显地随时间变化。由此可见,

微型固态库仑滴定传感器的研制

本文介绍了一种离子敏场效应管（ＩＳＦＥＴ）与库仑滴定分析技术相结合而形成的固态库仑滴定传感器．采用ＭＯＳＩＣ工艺和硅微机械加工技术制成了尺寸为６×７ｍｍ２上面含有ＩＳ－ＦＥＴ敏感元件及执行元件的工作管芯，可对有效滴定体积约为０．２μＬ的酸碱溶液在３０秒内完成库仑滴定分析，其分析结果与常规的容量分析相一致．

微型固态库仑滴定传感器特性研究

本文对库仑滴定传感器进行了试验研究,结果表明该传感器在抗电磁干扰、微量液的快速滴定分析等方面具有极大的优势,同时对传感器在酸碱库仑滴定分析中的应用及其标定方法作了探讨.实测结果表明:同一传感器的有效滴定体积、滴定延迟时间均能保持恒定;传感器及其滴定系统的测量结果与容量分析相一致;长期使用,其时漂极小.

ISFET在FIA中的应用

本文介绍了把pH-ISFET用作检测器的单管道FIA测量系统,研究了该系统中流动注射参数的影响,探讨了标准曲线法与测量范围的拓展方法。研究表明,用ISFET作为FIA的检测器,与其它种类检测器的规律相似。FIA-ISFET系统具有测量速度快、样品与试剂用量少、重现性好及操作简便等特点。其测量范围和测量精度与ISFET的静态测量方法相同。

H^+-ISFET失效分析与工艺改进

作者以提高H^+-ISFET可靠性为目的,对它的失效现象进行了探讨,并提出了防止这种失效现象的方法.1 H^+-ISFET输出特性劣化现象本实验所分析的H^+-ISFET均为n沟道耗尽型,其结构剖面及封装如图1所示.

pH-ISFET滞后特性的研究

离子敏场效应晶体管具有体积小、重量轻、响应快、输入阻抗高、输出阻抗低、可全固体化、易于实现多功能化等优点,受到国内外普遍重视,其研究工作已取得了显著进展。但推广应用中有不少困难,其原因在于目前器件尚未完善,除可靠性尚不够理想之外,温漂与滞后也严重地影响其稳定性。为加速ISFET实用化进程,深入研究其滞后特性,具有极其重要的现实意义。 研究工作表明。

pH-ISFET—库仑滴定系统的研究

本文提出了一种新型ISFET库仑滴定系统,通过实验研究和分析,证实了其突出优点是测量的稳定性和重复性好、等效平均时漂比性能优异的pH-ISFET降低了约2个数量级。采用该系统可以大幅度降低对于ISFET性能的要求、提高器件的互换性、实现参比电极的微型化。

ISFET库仑滴定系统与集成库仑滴定传感器的研究

众所周知,pH—ISFET(下简称ISFET)在直接电位法测量中具有许多优点,如分析速度快、成本低、可提供氢离子活度信息、在连续监测中使用非常方便等等。然而直接电位法测量对于器件的工作条件以及器件的基本参数的要求非常严格。环境温度、离子强度的变化。器件的时漂、温漂、滞后、灵敏度对于器件的测量结果都会有明显的影响,尤其在长期测量中,这一问题将变得更为严重。

化学量传感器

在溶液分析中,被测液的组成大多比较复杂、往往需要同时分析溶液中的多种离子成分,因此ISFET的集成化和多功能化多年来始终是人们追求的目标。由于ISFET在工艺上与MOSFET基本相容,其目标的实现成为可能。 ISFET的集成化分为两大方向,一是改进器件性能,二是扩大器件功能。

化学量传感器 第四讲 离子敏场效应器件及其应用 十三离子敏场效应晶体管的应用(一)

随着ISFET研究的深入,与之相应的分析测试技术和测量仪器也在不断地更新和完善,这对提高测量的可靠性和分析精度起着重要的作用。本节予以介绍。 (一)仪器放大器型ISFET分析测量仪 其电路示于图12-1中。放大器A_1、A_2和A_3构成仪器放大器。

化学量传感器

三 ISFET分析测量系统应用举列 1 血液K^+在线监测 早在1983年英国的Newcastle大学利用K^+-ISPET分析了人体的血钾含量。他们采用的K^+-ISFET沟道长度L=12μm,沟道宽长比W/L=14,采用Si_3N_4和SiO_2双层栅介质,其敏感膜为含缬氨霉素的PVC膜。当K^+浓度在0.1～100mmol/L范围时,其灵敏度达59mV/pK。

提高pH—ISFET测量精度的途径

引言ISFET 具有重量轻、体积小、响应快以及易于实现集成化和多功能化等特点,倍受人们的重视;但是这类器件至少在现阶段还存在着时漂、温漂和滞后量大等不足,影响了测量精度。如按 Nernst 公式估算,对于一价离子,每1mV 的测量偏差相当于0.04的浓度误差或0.02pX 误差(pX=-log ax)。检测 H^+的 pH—ISFET,其时漂在0.1mV/hr 至几mV/hr 范围,温漂约为几mV/℃。此外。

化学量传感器

第四讲 离子敏场效应器件 五、以pH-ISFET为基础的ISFET及CHEMFET敏感膜制备工艺 如前所述,在巳制成的Si_3N_4膜pH-ISFET敏感栅上再复盖一层对某种离子或化学物质敏感的介质膜即可制成相应的敏感器件,而且敏感膜是关系到器件灵敏度、选择性、稳定性、重现性等性能优劣的关键。

一种改进pH—ISFET测量的实用方法

一、前言作为化学量传感器的离子敏场效应晶体管(ISFET),不仅具有离子敏电极(ISE)的特点,而且具有响应快、体积小及全固体化等优点。目前虽已研制出多种 ISFET 器件,但因为器件响应难于达到平衡,时漂和滞后严重,使得测量时误差大、重复性差,读数时间长。为了减少器件的测量误差,本文以实验研究为基础,以器件的响应增量ΔV_0绘制校准曲线,提出了校准曲线的时域标定方法,建立了一种 pH 值快速定时测定方法,使 pH—ISFET 的测量精度和重复性均得到显著改善。

ISFET在医疗环保等行业中的应用

ISFET自问世以来已取得了不少成就,现在正向实用化方向发展。本文将介绍其在医疗监测、环境保护以及分析化学等领域中应用的研究成果,以展现其应用的可行性、广阔性及其发展前景。

化学量传感器

pH-ISFET的特性参数可分为电学和电化学特性参数两大类。 一、电学特性及参数 ISFET虽有其特殊性,但仍然是场效应晶体管,与MOSFET所不同的只是它没有金属栅,其被测液代替了MOSFET的金属栅。凡需施加栅压的测试,必须采用参比电极经溶液给栅介质和半导体的表面施加电场。除此之外,从场效应原理上讲并无本质的差别,因此有关MOSFET特性参数的概念均可予以借鉴。