据麦姆斯咨询报道,德国弗劳恩霍夫光子微系统研究所(Fraunhofer IPMS)开发出一种用于芯片式pH值测量的传感层,并成功将其集成到离子敏感场效应晶体管(ISFET)中。
Fraunhofer IPMS开发的具有新型传感层的ISFET结合了一个传统参比电极,可在pH值1~13范围内实现高度精确的pH值测量。
该传感器芯片结构紧凑、不易破损,尺寸为5 mm x 5 mm,最小漂移< 20 µV/h,磁滞低且易于集成。在降低光敏感度方面也取得了重大改进。
Fraunhofer IPMS化学传感器技术业务部主管Olaf R. Hild博士领导的团队开发了这种ISFET,从而为化学和生化分析系统改进pH值测量。
该芯片易于储存,并且可以通过设计灵活调整传感器的电气工作点及工作参数,工作电压(VDS)可低于1 V。
Hild博士说:“凭借这些特性,这种新型ISFET特别适用于现场环境分析。”
ISFET中pH传感器的工作原理
ISFET基于金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管技术,其中与介质接触的传感区域由两性金属氧化物层构成。介质中的氢离子或氢氧根离子可逆地吸附在该传感层上,从而能够测量介质的pH值。然后将相对于参比电极(3 M KCl中的Ag/AgCl)的栅-源电压(VGS)响应用作测量信号。
研究人员的下一个目标是开发一种传感器层,实现纯芯片式pH值测量,进而无需传统的参比电极。这样就有可能长时间连续收集环境数据,而无需操作人员进行干预。
审核编辑:刘清
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原文标题:集成低功耗pH传感器的离子敏感场效应晶体管(ISFET)
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