ISFET生物传感器地研究和应用.pptVIP

研究意义 Thank you * * 基于CMOS的ISFET生物传感器 的研究与应用 报告结构安排 ISFET电化学特性 及工艺 ISFET信号处理电路 ISFET生物传感器应用 选题背景 结构特点 敏感机制 电学特性 与CMOS兼容性 电路设计依据 差分对管模式电路 差分电流模式电路 生物医学应用 无线电子胶囊 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 生物传感器技术是生物医学电子学的一项重要 的研究内容 CMOS是集成电路的主流工艺，应用其制造ISFET器件 有助于实现ISFET生物传感器的集成化 COMS工艺兼容性 生物传感器 研究一种基于 CMOS工艺的 ISFET生物传 感器具有重要 研究价值 对H敏感的氢离子敏场效应管（pH-ISFET）传感器是 生物传感器中一种重要和基础的传感器 ISFET传感器 ISFET结构图 敏感膜与溶液反应产生界面势 （b）ISFET器件结构原理图 （a）MOSFET器件结构原理图 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 目前应用广泛的是 具有良好的选择性和抗渗透性，制备工艺集成工艺厂商较为熟悉 ISFET敏感机制 界面表面基净电荷面密度 固液表面形成扩散双电层相当于扩散双层电容 波尔兹曼分布 根据pH值定义 引入 则 界面势与溶液的pH值呈线性变化关系 Si3N4绝缘体表面存在两种表面基团，硅醇基（AH2=SiOH）和胺基（BH=SiNH） ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 n沟增强MOSFET的输出特性 当 时，MOSFET工作在三极管区 当 时，MOSFET工作在饱和区 当栅源之间加正向偏压 ，且有 ，MOSFET开启 MOSFET电学特性 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 当 时，MOSFET工作在饱和区 当 时，MOSFET工作在三极管区 ISFET电学特性 当栅源之间加正向偏压 ，且有 ，MOSFET开启 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 CMOS工艺 多晶硅“自对准”特性 ISFET工艺 栅极只存在与溶液直接接触的敏感膜 “栅腐蚀”方法，腐蚀多晶硅时易破坏场氧层，导致器件性能的变坏 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 与CMOS兼容的ISFET工艺 源极 栅极 多晶硅 氧化层 漏极 源极 栅极 漏极 氧化层 敏感膜 形成具有良好稳定性的参考电极 保留多晶硅“自对准”效应定义源、漏区 氢离子敏感膜 刻蚀缓冲层和形成参比电极 普通的电极和互连线 悬浮栅电极结构 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 电路设计依据 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 信号处理电路的一般思想是保持三个变量中的两个恒定， 使另一个变量的变化与pH值呈线性关系 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 差分对管电路结构 保持漏源电压和漏极电流均恒定，通过测量源极电压来获得器件对离子变化的响应 电流相等 电 流 相 等 作为与ISFET匹配的参比电极 对氢离子不敏感 阈值电压随pH线性变化 漏源电压相等 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 差分对管电路结构 传感器作差输出与pH值的变化关系 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 差分电流模式电路结构 使ISFET和RSFET工作于线性区 保持源漏电压和栅源电压恒定，通过测量输出电流来获得器件对离子变化的响应 ISFET电化学 特性及工艺 ISFET信号 处理电路 ISFET生物 传感器应用 选题背景 差分电流模式电路结构 ISFET传感器电流输出与pH关系仿真图 ISFET电化学 特性及