۸۰۷

Simulate the structure of PH measurement sensors and its improvement techniques to reduce possible errors

كارشناسي ارشد

برق الكترونيك

تهران شمال (شميرانات)

۱۳۹۷

۹۷/۶/۲۱

۱۸

۱۹۱ص.

مهنا، شهرام

Simulation , measurement sensors , possible errors

در بين تكنولوژي هاي مختلف براي بيوسنسور ، تكنيك هاي الكتروشيميايي بصورت گسترده بكار گرفته شده اند تا تغييرات بيولوژيكي را تشخيص دهند و مستقيما نتايج را به حوزه سيگنالهاي الكترونيك منتقل كنندتشخيص و اندازه گيري مقدار تمركز يون در محلول استفاده با استفاده از تزانزيستورهاي اثر ميدان با خاصيت يون گزيني(ISFET ) مي باشد. يك ISFET با روشي مشابه يك ماسفت(MOSFET) كار مي كند . ISFET يك ساختار عمومي براي حسگر هاي شيميايي و بيوشيميايي است . شبيه سازي ساختار الكتروليت ، عايق ، نيمه هادي با استفاده از شبيه سازهاي TCAD نيازمند انتقال واكنش هاي شيميايي كه در سطح تماس عايق – الكتروليت مي افتد به معادلات رياضي و مدل هاي فيزيكي مانند قابليت تحرك ،بازتركيب ، ميزان حامل ، يونيزاسيون برخورد ، تونل زني (Tunneling) مي باشد . ومدل كردن سنسورهاي ISFET با استفاده از ابزار هاي SILVACO TCAD و يك آناليزور كه بتواند تغييرات ساختار مانند تغييرات لايه حسگر را بروي عملكرد نشان دهد . از لحاظ ساختار، FET هاي حساس به يون بروي ساختار FET ها بنا شده اند ولي با يك عايق بروي اكسيد گيت از محلول آناليتي جدا شده است تماس با الكتروليت گيت با استفاده از الكترود رفرنس انجام ميشود مزيت اين قطعه نسبت به الكترودهاي معمولي حساسيت بالا ، زمان پاسخ سريع ، اندازه در مقياس ميكرو و امكان مجتمع شدن مدار بروي چيپ مي باشد . از آنجايي كه اندازه گيري تمركز OH - و H+ در محلول باعث ايجاد اختلاف پتانسيل بروي عايق گيت مي شود و با حذف فلز گيت بجاي آن عايق قرار ميدهيم در اين فرآيند يك خازن با دولايه بوجود مي آيد كه در نتيجه جريان درين و ولتاژ آستانه Vth به تمركز H+ وابسته مي شود كه اين همان بيانگر PH مي باشد . انتخاب لايه هاي مختلف يون گزين در رفتار ISFET موجب ايجاد تفاوت هايي مي شود و انتخاب لايه اي كه بيشترين پايداري در مقابل دما و بيشترين حساسيت را داشته باشد يكي از موضوعات تحقيقي در سنسورها ي يون گزين مبتني بر ترانزيستورهاي اثر ميدان مي باشد .

52653