H+离子敏场效应传感器的SPICE模型仿真分析

本文从离子敏场效应晶体管(ISFET)的传感机理出发,利用计算机辅助设计软件(SPICE)建立了ISFET的物理模型。借助此模型,对器件的电学行为进行了模拟,仿真结果与实验数据取得了良好的一致性。     

氟离子敏场效应管的研制

阐述了一种氟离子敏场效应晶体管(FISFET)型传感器的结构和工作原理。它是在pH ISFET传感器的基础上用PVC方法把离子敏场效应晶体管和氟化物敏感膜相结合,制成氟离子敏场效应晶体管。该传感器具有全固态化 体积小的特点。实验表明该传感器的灵敏度为50mV/C,响应时间:小于1min,相关系数为0.9842,对氟化物的检测范围:1×10-6～1×10-1mol/L。     

离子敏场效应晶体管宏模型的建立与仿真

根据电化学表面基模型理论,提出了一种简单有效的能够描述离子敏场效应晶体管(ISFET)静态特性的仿真模型,借助此模型,对器件的电学行为进行了模拟,仿真结果与实验数据基本相符.     

氟离子场效应晶体管的研究

本文研究了用氟化镧单晶为敏感膜的氟离子场效应晶体管,简称为F_--ISET。经实验测定,其线性响应范围为10_0～10_(-4)mol,氟化钠,在25℃时响应斜率为56±1mV/pF,对氯离子具有很好抗干扰能力,国内尚未见报道。本文提出LaF_3单晶与待测溶液交界面是一种非极性界面模型及等效电路,理论分析与实验结果相符。     

场效应气敏传感器的研究进展

叙述了场效应气敏器件的基本理论和重要研究方向－高温场效应气敏器件和阵列式智能气体传感器。     

悬浮栅结构ISFET的HSPICE仿真

通过对ISFET敏感机理的分析,根据表面基模型,建立了悬浮栅结构ISFET器件的HSPICE行为模型,并对其静态输出特性,转移特性,以及pH值与界面势的关系进行了仿真,仿真结果表明:该模型与ISFET的理论和实验数据吻合较好。为ISFET/REFET差分结构集成传感器芯片设计提供了重要的理论参考价值。     

三漏CMOS磁敏器件

采用矩形结构的霍尔元件作为磁敏电路中敏感部分的硅霍尔磁敏器件已相当成熟,但磁灵敏度不大,仅约10~2V/AT.因此探讨具有高灵敏度的磁敏器件,对于工艺相当成熟的硅材料来说仍然很有意义.从硅的MOS器件来看,早先由Gallagher和Corak提出用MOS表面的反型导电层做MOS霍尔元件,曾达到10~3V/AT的灵敏度.而后由Fry和Hoey提出用双漏MOS场效应晶体管做成灵敏度达10~4V/AT的磁敏元件.由于负载电阻大,稳定性较差,Popovic和Baltes又进一步用这种晶体管做成CMOS差分放大器结构形式,得到了有同样灵敏度且较稳定的磁敏器件.     

基于ISFET的农药检测生物传感技术

随着微电子、生物技术的发展,离子敏场效应晶体管(ISFET)生物传感技术已应用于农药检测,并显示出较好的优越性,而我国对基于ISFET的农药检测生物技术研究尚未展开。简单介绍了基于IS-FET的生物传感器的结构、原理,重点探讨了其在农药检测方面的研究应用,分析了ISFET生物传感器存在的问题与未来的发展。     

CMOS兼容的ISFET传感器模型和测量电路研究

随着CMOS工艺的不断发展,将离子敏场效应晶体管(ISFET)传感器与CMOS技术相结合,以达到提高集成度、降低成本、减小系统尺寸、提高系统可靠性。在对与CMOS工艺兼容的ISFET传感器结构模型分析的基础上,研究了一种测量电路,它具有有利于消除体效应的影响、减少共模噪声的影响、克服温度漂移等优点。对该测量电路进行模拟仿真,得到输出电压与pH值之间的关系图,结果表明:其结果与理论模型仿真值基本吻合。     

氧化钒热敏薄膜非致冷红外探测器的等效模型

建立了氧化钒热敏薄膜微测辐射热计的PSPICE模型,结合一个具体的CMOS读出电路给出探测器的等效电路模型,分析了探测器的电学和噪声特性,根据等效模型基于微测辐射热计电阻RD和读出电路MOS沟道宽度2个设计参数对噪声等效温差(NETD)进行了优化,优化数据表明:参数RD取值为2~11 kΩ,W取值为0.1~1.0μm时,得到的NETD值为0.133 4~0.188 5 K。     

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。     

Electrostatic discharge sensitivity tests for ISFET sensors

A set of tests using a standard electrostatic discharge (ESD) generator and a test setup to apply ESDs over ISFET-based chemical sensors in a reproducible way is proposed. The tests are used to study the ESD sensitivity of SiO₂/Si₃N₄ gate ISFETs as well as to prove the effectiveness of a designed protection system based on an integrated platinum ring electrode and a protective element. It is shown that ISFETs show high sensitivity to ESD when they are in contact with a solution and discharges are applied to ISFET contact pins or when ISFET contact pins are connected to the ground and discharges are applied to a solution drop deposited on the gate zone. These tests emulate typical situations occurring while an operator is handling sensors and serve to determine in which of these situations it is recommendable for lab personnel to use static control measures like wrist straps to ground lab personnel. These tests in which ISFETs showed maximum sensitivity to ESD were used to study the performance of the designed protection system.     

晶体膜碘离子半导体传感器的研究

本文报导以Si_3N_4/SiO_4为绝缘膜,用AgI-Ag_2S晶体为敏感膜的碘离子敏感半导体器件,并对其敏感机理进行了分析.测试结构表明,该器件具有良好的稳定性和重现性,对碘离子的线性响应范围为1×10~(-6)～1×10~(-1)mol·L~(-1),响应斜率为54mV/pl(20℃).     

用于CMOS设计的一种专用基准电压电路

提出一种用于CMOS设计的专用基准电压电路，通过SPICE模拟、电路分析和应用，证明电路设计正确、可行。最后，给出了应用实例。