Dalam permasalahan ISFET, oksida logam dan gerbang logam merupakan MOSFET biasa digantikan oleh penyelesaian sederhana dengan elektroda acuan jauh di dalam larutan dan lapisan isolasi untuk mendeteksi analit spesifik. Sifat lapisan isolasi didefinisikan selaku fungsionalitas dan sensitivitas sensor ISFET.
Apa itu ISFET?
Singkatan dari ISFET merupakan Ion Sensitive Field Effect Transistor. Ini merupakan transistor efek medan, yang digunakan untuk mengukur fokus larutan ion. Konsentrasi ion seumpama H+ diubah selaku pH maka balasannya ada pergeseran arus lewat transistor. Di sini gerbang elektroda merupakan penyelesaian dan tegangan antara permukaan oksida dan substrat disebabkan oleh selubung ion.
Prinsip Kerja ISFET
Prinsip kerja elektroda pH ISFET merupakan pergeseran transistor efek medan wajar dan mereka digunakan di banyak rangkaian penguat. Dalam ISFET lazimnya input digunakan selaku gerbang logam, yang digantikan oleh membran ion-sensitif.Oleh lantaran itu ISFET menghimpun dalam satu perangkat permukaan penginderaan dan penguat tunggal menampilkan arus tinggi, output impedansi rendah dan memungkinkan penggunaan kabel penghubung tanpa pelindung yang tidak perlu. Diagram berikut menampilkan ilustrasi elektroda pH ISFET.
Ada banyak sekali mesin untuk pengukuran pH dari elektroda gelas tradisional. Prinsip pengukuran didasarkan pada kendali arus yang mengalir antara dua semikonduktor, yakni drain dan source. Dua semikonduktor ini diposisikan bareng pada elektroda ketiga dan bertingkah seumpama terminal gerbang. Terminal gerbang secara pribadi dihubungi untuk penyelesaian yang mau diukur.
Langkah Fabrikasi untuk ISFET
- Proses langkah demi langkah berikut menampilkan fabrikasi ISFET
- ISFET dibentuk dengan pemberian teknologi CMOS dan tanpa langkah pemrosesan pasca
- Semua fabrikasi dilaksanakan di rumah di Lab fabrikasi mikro
- Bahan mesti wafer silikon tipe-4 inci
- Dalam ISFET terminal gerbang disiapkan dengan materi SiO2, Si3N4, keduanya materi yang sanggup dijumlah CMOS.
- Ada enam langkah masking yang merupakan pengerjaan n-well, n dan p, source drain, gerbang, kontak dan material.
- Desain Si3N4 dan SiO2 merupakan lewat larutan etsa oksida buffer
Ketebalan film diukur dengan ellipsometer. Setelah pengendapan nitrida, proses dilanjutkan ke formulir kontak dengan menggunakan masker kontak.
Etsa kimia berair BHF digunakan untuk mengetsa dan mendasari film nitrida dan oksida dari tempat source dan drain. Kebiasaan BHF menolong menetralisir langkah etsa suplemen untuk silikon nitrida. Langkah terakhir merupakan metalisasi dalam fabrikasi ISFET.
Di bersahabat tempat gerbang ISFET tidak punya lapisan logam, metalisasi ditawarkan pada sumber dan mengeringkan kontak. Langkah-langkah sederhana dan utama dari pabrikan Ion-Sensitive Field-Effect Transistor ditunjukkan pada diagram berikut.
Sensor pH ISFET
Jenis sensor ini merupakan opsi untuk pengukuran pH dan diperlukan untuk kinerja tingkat yang lebih tinggi. Ukuran sensor sungguh kecil dan sensor digunakan untuk studi aplikasi medis. Sensor pH ISFET digunakan dalam FDA dan CE yang menyepakati perangkat medis dan mereka juga terbaik untuk aplikasi makanan lantaran beling bebas dan dipasang dalam pengusutan dengan pemberian profil kecil yang menghemat kerusakan yang dihasilkan.Sensor pH ISFET berlaku di banyak lingkungan, dan suasana industri yang beragam untuk keadaan berair dan kering dan juga dalam beberapa keadaan fisik seumpama tekanan menghasilkan elektroda pH beling konvensional akan cocok.
Karakteristik pH ISFET
Karakteristik biasa dari ISFET pH merupakan selaku berikut- Sensitivitas kimiawi ISFET sepenuhnya dikendalikan oleh sifat-sifat elektrolit
- Ada banyak sekali jenis materi organik untuk sensor pH seumpama Al2O3, Si3N4, Ta2O5 memiliki sifat yang lebih baik ketimbang SiO2 dan dengan sensitivitas lebih besar, drift rendah.
Kelebihan ISFET
- Responsnya sungguh cepat
- Ini merupakan integrasi sederhana dengan alat ukur elektronik
- Kurangi dimensi biologi penyelidikan.
Aplikasi ISFET
Kelebihan utama dari ISFET adalah, ia sanggup berintegrasi dengan MOSFET dan Transistor standar dari rangkaian terintegrasi.Kekurangan ISFET
- Penyimpangan besar memerlukan enkapsulasi tepi chip yang tidak fleksibel dan dengan sadapan yang mengikat
- Meskipun sifat amplifikasi transistor perangkat ini sungguh bagus. Untuk mencicipi materi kimia, tanggung jawab membran isolasi kepada keracunan ekologis dan kerusakan transistor berikutnya sudah melarang ISFET untuk mendapat popularitas di pasar komersial.
