iyon duyarlı alan etkili transistörler çip sistemleri üzerine mikro elektrokimyasal laboratuvarda bulunan yeni entegre cihazlardır. Bunlar, kimyasal olarak duyarlı alan etkili transistörlerin yaygın türüdür ve yapı, genel ile aynıdır. metal oksit yarı iletken alan etkili transistör . Hassas alan, bir transistör kapısını temsil eder ve bir iyon konsantrasyonundan bir voltaja dönüştürme araçlarını içerir. ISFET durumunda, metal oksit ve metal kapılar genel olarak MOSFET'in yerini alır ve çözeltilerin derinliklerinde bulunan referans elektrotlar ile basit çözelti ile değiştirilir ve yalıtım katmanları spesifik analiti tespit etmek içindir. Yalıtım katmanlarının doğası, ISFET sensörü ise işlevsellik ve hassasiyet olarak tanımlanır.
ISFET nedir?
ISFET'in kısaltması İyon Duyarlı Alan Etkili Transistördür. Alan etkili bir transistördür , iyon çözeltilerinin konsantrasyonunu ölçmek için kullanılır. H + gibi iyon konsantrasyonu pH olarak değiştirilir ve sonuç olarak transistörden geçen akımda bir değişiklik olur. Burada geçit elektrodu çözümdür ve oksit yüzeyi ile substrat arasındaki voltaj iyon kılıfından kaynaklanmaktadır.
ISFET
ISFET'in Çalışma Prensibi
Bir ISFET pH elektrodunun çalışma prensibi, normal alan etkili transistörün bir değişikliğidir ve bunlar, birçok amplifikatör devresi . ISFET'te normalde giriş, iyona duyarlı membran ile değiştirilen metal kapılar olarak kullanılır. Bu nedenle ISFET, algılama yüzeyini tek bir cihazda toplar ve tek bir amplifikatör yüksek akım, düşük empedans çıkışı verir ve gereksiz ekranlama olmadan bağlantı kablolarının kullanılmasına izin verir. Aşağıdaki şema ISFET pH elektrodunun resmini göstermektedir.
ISFET'in Çalışma Prensibi
Geleneksel cam elektrottan pH ölçümü için farklı makineler vardır. Ölçüm prensibi, iki yarı iletken arasında akan akımın kontrolüne dayanır, bunlar drenaj ve kaynaktır. Bu iki yarı iletken üçüncü bir elektroda birlikte yerleştirilir ve bir kapı terminali gibi davranır. Kapı terminali ölçülecek çözüme doğrudan temas ettirilir.
ISFET İnşaatı
ISFET için Üretim Adımları
- Aşağıdaki adım adım süreç ISFET'in üretimini göstermektedir
- ISFET, CMOS teknolojisi yardımıyla ve herhangi bir işlem sonrası adım olmaksızın üretilir
- Tüm fabrikasyon mikro fabrikasyon laboratuarında kendi bünyesinde yapılır.
- Malzeme 4 inç p-tipi silikon gofret olmalıdır
- ISFET'te kapı terminali, her ikisi de COMS hesaplanabilir malzemeler olan SiO2, Si3N4 malzemeleriyle hazırlanır.
- N-kuyusu, n ve p kaynak drenleri, geçit, kontak ve malzemenin oluşturulması olan altı maskeleme aşaması vardır.
- Si3N4 ve SiO2'nin tasarımı, tampon oksit aşındırma çözeltilerinden geçer
Aşağıdaki üretim adımları, standart MOSFET işlemini ve bir iyon algılama filmi olarak silikon nitrürün biriktirme zamanına kadar olan zamanı göstermektedir. Silisyum nitrür çökeltme performansı, plazma ile geliştirilmiş kimyasal buhar biriktirme yönteminin yardımıyla sağlanır. Filmin kalınlığı elipsometre ile ölçülür. Nitrür çökeltildikten sonra kontak maskesi kullanılarak işleme devam edilir.
Islak kimyasal aşındırma BHF, kaynak ve boşaltma bölgesinden aşındırma ve altındaki nitrür ve oksit filmleri için kullanılır. BHF geleneği, silikon nitrür için ek aşındırma adımının ortadan kaldırılmasına yardımcı olur. Son ve son adım ISFET fabrikasyonlarında metalizasyondur. Geçit bölgesinin yakınında İyon Duyarlı Alan Etkili Transistörde metal katman yoktur, metalleştirme kaynakta ve drenaj kontaklarında sağlanır. İyon Duyarlı Alan Etkili Transistör imalatının basit ve ana adımları aşağıdaki şemada gösterilmektedir.
ISFET pH Sensörü
Bunlar sensör türleri pH ölçümü için seçimdir ve daha yüksek performans için gereklidir. Sensörün boyutu çok küçüktür ve sensörler tıbbi uygulamaların incelenmesi için kullanılır. ISFET pH sensörü, tıbbi cihazları onaylayan FDA ve CE'de kullanılır ve aynı zamanda gıda uygulamaları için en iyisidir çünkü cam içermez ve küçük profil yardımıyla üretime zarar vermeyi en aza indiren problara takılır. ISFET pH sensörü, birçok ortamda kullanılabilir ve ıslak ve kuru koşullar için değişen endüstriyel durumlarda ve ayrıca basınç gibi bazı fiziksel koşullarda geleneksel cam pH elektrotları uygun olacaktır.
ISFET pH Sensörü
ISFET pH'ın özellikleri
PH ISFET'in genel özellikleri aşağıdaki gibidir
- ISFET'in kimyasal duyarlılığı tamamen elektrolitin özellikleriyle kontrol edilir
- Al2O3, Si3N4, Ta2O5 gibi pH sensörü için farklı organik materyal türleri SiO2'den daha iyi özelliklere ve daha fazla hassasiyete ve düşük kaymaya sahiptir.
ISFET'in Avantajları
- Cevap çok hızlı
- Ölçüm elektroniği ile basit bir entegrasyondur
- Prob biyolojisinin boyutunu küçültün.
ISFET Uygulamaları
ISFET'in ana avantajı, MOSFET ve entegre devrelerin standart transistörleri ile entegre olabilmesidir.
ISFET'in dezavantajları
- Büyük sapma, talaş kenarlarının ve bağlama uçlarının esnek olmayan şekilde kapsüllenmesini gerektirir
- Bu cihazın transistörünün amplifikasyon özellikleri çok iyi görünse de. Kimyasalları algılamak için, yalıtım membranının ekolojik zehirlenmeye ve müteakip transistör arızasına karşı sorumluluğu, ISFE'nin ticari pazarlarda popülerlik kazanmasını yasaklamıştır.
Bu makale ISFET'in çalışma prensibini ve adım adım üretim sürecini açıklamaktadır. Makalede verilen bilgiler, İyon Duyarlı Alan Etkili Transistörün temellerini ve bu makale veya hakkında varsa CMOS ve NMOS fabrikasyonları lütfen aşağıdaki bölümde yorum yapın. İşte size soru, ISFET'in işlevi nedir?
Fotoğrafa katkı verenler:
- ISFET ausmt
- ISFET'in çalışma prensibi o
- ISFET İnşaatı ph hakkında her şey
- ISFET pH Sensörü mikroakışkanlar
