一種集成低功耗pH傳感器的離子敏感場效應晶體管（ISFET）

據麥姆斯咨詢報道，德國弗勞恩霍夫光子微系統研究所（Fraunhofer IPMS）開發出一種用于芯片式pH值測量的傳感層，并成功將其集成到離子敏感場效應晶體管（ISFET）中。

Fraunhofer IPMS開發的具有新型傳感層的ISFET結合了一個傳統參比電極，可在pH值1~13范圍內實現高度精確的pH值測量。

該傳感器芯片結構緊湊、不易破損，尺寸為5 mm x 5 mm，最小漂移< 20 μV/h，磁滯低且易于集成。在降低光敏感度方面也取得了重大改進。

Fraunhofer IPMS化學傳感器技術業務部主管Olaf R. Hild博士領導的團隊開發了這種ISFET，從而為化學和生化分析系統改進pH值測量。

該芯片易于儲存，并且可以通過設計靈活調整傳感器的電氣工作點及工作參數，工作電壓（VDS）可低于1 V。

Hild博士說：“憑借這些特性，這種新型ISFET特別適用于現場環境分析?！?/p>

ISFET中pH傳感器的工作原理

ISFET基于金屬氧化物半導體（MOS）場效應晶體管技術，其中與介質接觸的傳感區域由兩性金屬氧化物層構成。介質中的氫離子或氫氧根離子可逆地吸附在該傳感層上，從而能夠測量介質的pH值。然后將相對于參比電極（3 M KCl中的Ag/AgCl）的柵-源電壓（VGS）響應用作測量信號。

研究人員的下一個目標是開發一種傳感器層，實現純芯片式pH值測量，進而無需傳統的參比電極。這樣就有可能長時間連續收集環境數據，而無需操作人員進行干預。

審核編輯：劉清