Transistor de efecto de campo sensible a iones - Principio de funcionamiento ISFET

Transistor de efecto de campo sensible a iones - Principio de funcionamiento ISFET

los transistores de efecto de campo sensibles a iones son los nuevos dispositivos integrados en el laboratorio microelectroquímico en sistemas de chip. Estos son el tipo común de transistores de efecto de campo químicamente sensibles, y la estructura es la misma que la general. transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico . El área sensible representa una puerta de transistor e incorpora los medios de transducción de una concentración de iones a un voltaje. En el caso de ISFET, el óxido metálico y las compuertas metálicas son de MOSFET general se reemplazan por la solución simple con los electrodos de referencia profundamente en las soluciones y las capas aislantes son para detectar el analito específico. La naturaleza de las capas aislantes se define como la funcionalidad y sensibilidad del sensor ISFET.

¿Qué es un ISFET?

La abreviatura de ISFET es Transistor de efecto de campo sensible a iones. Es un transistor de efecto de campo. , utilizado para medir la concentración de soluciones iónicas. La concentración de iones como H + se cambia como pH y, en consecuencia, hay un cambio en la corriente a través del transistor. Aquí, el electrodo de puerta es la solución y el voltaje entre la superficie del óxido y el sustrato se debe a la vaina de iones.


ISFET

ISFET



Principio de funcionamiento de ISFET

El principio de funcionamiento de un electrodo de pH ISFET es un cambio de transistor de efecto de campo normal y se utilizan en muchos circuitos amplificadores . En el ISFET normalmente la entrada se usa como puertas metálicas, que son reemplazadas por la membrana sensible a iones. Por lo tanto, el ISFET reúne en un dispositivo la superficie de detección y un solo amplificador proporciona una salida de alta corriente y baja impedancia y permite el uso de cables de conexión sin blindaje innecesario. El siguiente diagrama muestra la ilustración del electrodo de pH ISFET.

Principio de funcionamiento de ISFET

Principio de funcionamiento de ISFET

Existen diferentes máquinas para la medición del pH a partir del electrodo de vidrio tradicional. El principio de medición se basa en el control de la corriente que fluye entre los dos semiconductores, son drenaje y fuente. Estos dos semiconductores se colocan juntos en un tercer electrodo y se comporta como un terminal de puerta. El terminal de la puerta se pone en contacto directamente con la solución que se va a medir.

Construcción de ISFET

Construcción de ISFET

Pasos de fabricación para ISFET

  • El siguiente proceso paso a paso muestra la fabricación del ISFET
  • ISFET se fabrica con la ayuda de la tecnología CMOS y sin ningún paso de procesamiento posterior
  • Toda la fabricación se realiza en casa en el laboratorio de microfabricación
  • El material debe ser una oblea de silicio tipo p de 4 pulgadas
  • En el ISFET el terminal de puerta se prepara con el material de SiO2, Si3N4, ambos materiales computables COMS.
  • Hay seis pasos de enmascaramiento que son una creación de drenajes, compuerta, contacto y material de la fuente n-pocillo, nyp.
  • El diseño de Si3N4 y SiO2 es a través de las soluciones tampón de grabado de óxido

Los siguientes pasos de fabricación muestran el proceso MOSFET estándar y hasta el momento de la deposición del nitruro de silicio como una película de detección de iones. El rendimiento de la deposición del nitruro de silicio se realiza con la ayuda del método de deposición de vapor químico mejorado con plasma. El espesor de la película se mide con el elipsómetro. Después de la deposición de nitruro, se continúa el proceso de contacto con la máscara de contacto.

Pasos de fabricación para ISFET

Los pasos de fabricación muestran el proceso MOSFET estándar

El diseño de Si3N4 y SiO2 es a través de las soluciones tampón de grabado de óxido

paso de grabado para nitruro de silicio

El BHF de grabado químico húmedo se utiliza para el grabado y las películas de óxido y nitruro subyacentes desde la fuente y la región de drenaje. La costumbre de BHF ayuda a erradicar el paso de grabado adicional para el nitruro de silicio. El último y último paso es la metalización en las fabricaciones ISFET. Cerca de la región de la puerta, el transistor de efecto de campo sensible a iones no tiene la capa de metal, la metalización se proporciona en los contactos de fuente y drenaje. Los pasos simples y principales de la fabricación de transistores de efecto de campo sensible a iones se muestran en el siguiente diagrama.


Sensor de pH ISFET

Estos tipos de sensores son la opción para la medición de pH y se requieren para un rendimiento de mayor nivel. El tamaño del sensor es muy pequeño y los sensores se utilizan para el estudio de aplicaciones médicas. El sensor de pH ISFET se utiliza en la FDA y CE que aprueba dispositivos médicos y también son los mejores para las aplicaciones alimentarias porque el vidrio está libre y encajado en sondas con la ayuda de un perfil pequeño que minimiza el daño al producto. El sensor de pH ISFET es aplicable en muchos entornos, y las situaciones industriales que varían para condiciones húmedas y secas y también en algunas condiciones físicas como la presión hacen que los electrodos de pH de vidrio convencionales sean adecuados.

Sensor de pH ISFET

Sensor de pH ISFET

Características del pH ISFET

Las características generales del pH ISFET son las siguientes

  • La sensibilidad química del ISFET está totalmente controlada por las propiedades del electrolito.
  • Existen diferentes tipos de materiales orgánicos para sensor de pH como Al2O3, Si3N4, Ta2O5 tienen mejores propiedades que el SiO2 y con más sensibilidad, baja deriva.

Ventajas de ISFET

  • La respuesta es muy rapida
  • Es una integración simple con la electrónica de medición.
  • Reducir la dimensión de la biología de la sonda.

Aplicaciones de ISFET

La principal ventaja del ISFET es que puede integrarse con el MOSFET y los transistores estándar de los circuitos integrados.

Desventajas de ISFET

  • La gran deriva requiere una encapsulación inflexible de los bordes del chip y con cables de unión
  • Aunque las propiedades de amplificación del transistor de este dispositivo son muy atractivas. Para la detección de productos químicos, la responsabilidad de la membrana aislante por el envenenamiento ecológico y la posterior avería del transistor ha prohibido que el ISFE gane popularidad en los mercados comerciales.

Este artículo describe el principio de funcionamiento del ISFET y su proceso de fabricación paso a paso. La información proporcionada en el artículo ha proporcionado los conceptos básicos del transistor de efecto de campo sensible a iones y, si tiene alguno con respecto a este artículo o sobre las fabricaciones CMOS y NMOS por favor comente en la siguiente sección. Aquí está la pregunta para usted, ¿cuál es la función del ISFET?

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