一种集成低功耗pH传感器的离子敏感场效应晶体管（ISFET）

据麦姆斯咨询报道，德国弗劳恩霍夫光子微系统研究所（Fraunhofer IPMS）开发出一种用于芯片式pH值测量的传感层，并成功将其集成到离子敏感场效应晶体管（ISFET）中。

Fraunhofer IPMS开发的具有新型传感层的ISFET结合了一个传统参比电极，可在pH值1~13范围内实现高度精确的pH值测量。

该传感器芯片结构紧凑、不易破损，尺寸为5 mm x 5 mm，最小漂移< 20 µV/h，磁滞低且易于集成。在降低光敏感度方面也取得了重大改进。

Fraunhofer IPMS化学传感器技术业务部主管Olaf R. Hild博士领导的团队开发了这种ISFET，从而为化学和生化分析系统改进pH值测量。

该芯片易于储存，并且可以通过设计灵活调整传感器的电气工作点及工作参数，工作电压（VDS）可低于1 V。

Hild博士说：“凭借这些特性，这种新型ISFET特别适用于现场环境分析。”

ISFET中pH传感器的工作原理

ISFET基于金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管技术，其中与介质接触的传感区域由两性金属氧化物层构成。介质中的氢离子或氢氧根离子可逆地吸附在该传感层上，从而能够测量介质的pH值。然后将相对于参比电极（3 M KCl中的Ag/AgCl）的栅-源电压（VGS）响应用作测量信号。

研究人员的下一个目标是开发一种传感器层，实现纯芯片式pH值测量，进而无需传统的参比电极。这样就有可能长时间连续收集环境数据，而无需操作人员进行干预。

审核编辑：刘清