Все дипломы > Медицина > Добавить в закладки
Коллеги автора


Оставь голос:
Вы следите за научными мировыми открытиями?
Изредка о чем-то узнаю
Внимательно слежу
Нет - мне не интересно


Процитируем:
...« Приведена терминология, используемая в биосенсорном анализе. Дано краткое определение типам преобразователей, составляющих основу биосенсоров. Представлены характеристики био»...
подробнее

Медицина


Часто просматривают следующие страницы:


Френсис Бекон:

"Невежды презирают науку, необразованные люди восхишаются ею, тогда как мудрецы пользуются ею"



Ион-селективные полевые транзисторы (ИСПТ) относятся к полупроводниковым потенциометрическим преобразователям и широко используются для создания биосенсоров. ИСПТ появились в результате слияния двух хорошо разработанных технологий – интегральных схем и ИСЭ. Интерес к ИСПТ обусловлен рядом их достоинств: миниатюрностью, возможностью размещать на одном кристалле полупроводника несколько электродов, сопряженных со схемой обработки сигнала, низкой себестоимостью при массовом производстве. Немаловажным является тот факт, что ИСПТ относятся к твердотельным электродам, которые обладают высокой стабильностью параметров и повышенной механической прочностью. Наиболее часто для создания биосенсоров используют рН-чувствительные ПТ (рН-ПТ). На основе таких приборов созданы биосенсоры, в рецепторной части которых находится биоматериал, катализирующий реакции, которые сопровождаются изменением рН. Применением ПТ в биосенсорной практике занимаются многие лаборатории мира, вместе с тем пионерские работы в этой области и неоспоримое первенство в исследованиях принадлежит Питу Бергвельду (Piet Bergveld), исследователю из Нидерланд. Его первые работы в этом направлении появились в начале 70 годов. К настоящему времени достигнуты значительные успехи в создании полевых транзисторов, чувствительных к ионам различного типа; при этом все же основное внимание уделяется рН-чувствительным ПТ. В целом для разработок ИСПТ оказались полезными развитые ранее методы формирования ИСЭ.

Ион-селективные полевые транзисторы. Основные принципы функционирования.

Для понимания функционирования ИСПТ рассмотрим на качественном уровне физические процессы, происходящие в полевом транзисторе с металлизированным диэлектрическим затвором, на базе которого были созданы ИСПТ. Адекватной моделью для такого анализа является транзистор, имеющих структуру "металл-диэлектрик-полупроводник" (МДП). Такой ПТ представляет собой один из наиболее распространенных базовых элементов классических микросхем, используемых в электронной технике – компьютерах, телевизорах и т.д.

Упрощая ситуацию, ПТ схематически можно представить следующим образом (Рис. 4.1.8 А). Основой транзистора является подложка (в данном примере представлена полупроводником р-типа). Для включения в электронную схему (показано стрелками) используются области "исток" и "сток". В конструкции транзистора они представлены зонами с проводимостью n-типа. Над зоной канала (участок подложки, соединяющий исток и сток) сформирован диэлектрик затвора, выполненный из двуокиси кремния, SiO2. На электрод затвора (металлизация алюминием), подается напряжение, управляющее током транзистора. По этой причине возникло определение "полевой" транзистор, связанное с тем, что управление током осуществляется за счет изменения напряжения (электрического поля), подаваемого на полупроводник. Качественное описание процесса позволяет сказать, что подача отрицательного напряжения на затвор закрывает ПТ, положительного – открывает его. Понятия "открывает" и "закрывает" имеют смысл "увеличивает" и "уменьшает" проводимость канала транзистора (участка "исток" - "сток"). При отсутствии напряжения на затворе ПТ его эквивалентную электрическую схему можно представить в виде двух диодов, включенных встречно (Рис. 4.1.8. Б). Ток в такой цепи исчезающе мал и можно считать, что отсутствует, т.е. I = 0. Для понимания процессов, происходящих в ПТ, рассмотрим несколько наиболее типичных состояний полупроводника.

Рис. 4.1.8. Схематическое представление полевого транзистора и принципа управления током.

Накопление. Если к электроду затвора приложен отрицательный потенциал относительно кремниевой подложки, положительно заряженные дырки в кремнии концентрируются электрическим полем на границе раздела "кремний-диэлектрик", а электроны металла – на границе "металл-диэлектрик". Такое состояние носит название "накопление" и его электрической аналогией являются встречно включенные диоды. Проводимость канала транзистора при этом минимальна.

Обеднение. Если металлический электрод затвора находится при нулевом потенциале или на него подан небольшой положительный потенциал относительно полупроводника, то электрическое поле смещает подвижные положительные заряды от границы раздела "кремний – диэлектрик"; это явление называют обеднением.

Инверсия. Если величина положительного потенциала на металле возрастет, то вблизи границы раздела "кремний – диэлектрик" концентрация электронов превысит концентрацию дырок, и в этой области кремний p-типа превратится в кремний n-типа (рис. 4.1.8. А). Такое явление обычно называют инверсией, а тонкий слой кремния n-типа - инверсионным слоем. Дальнейшее увеличение положительного потенциала переводит канал в состояние "сильной инверсии", которое характеризуется экспоненциальной зависимостью от потенциала количества отрицательных зарядов в зоне канала и их высокой концентрацией. Разность потенциалов между металлом и кремнием, вызывающую сильную инверсию, называют пороговым напряжением VП. Его значение определяется параметрами полупроводника и конструкцией транзистора. Эквивалентная электрическая схема транзистора в данном случае может быть представлена кремниевой пластиной с проводимостью n-типа (рис. 4.1.8. В). Для транзистора это означает полностью открытое состояние канала. Ток в данном случае определяется проводимостью канала и приложенным напряжением "исток – сток".

Ион-селективный (химически чувствительный) полевой транзистор.

Структуры типичных ПТ и ИСПТ и включение в измерительную цепь представлены на рис. 4.1.9. На затвор подается напряжение VЗ, на сток - VС. Подложка и исток обычно заземлены. При работе с ИСПТ измеряют зависимость тока IС, текущего от истока к стоку, от VЗ и VС.

На правах рекламы
. Рак желудка операция, рак поджелудочной железы. |

Главы - параграфы


Так говорят:
Только что дочитал последнюю главу. Вообще замечат...
Автор: паша
Биосенсорный метод анализа химических соединений в...
Автор: Иришка
Ну что я могу сказать? :) От одного только выражен...
Автор: ираида
Я и в школе химию особенно не понимала, и теперь-т...
Автор: коля
Данное учебное пособие содержит так много хорошего...
Автор: ромка


Наука России - Наше будущее!