據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，德國(guó)弗勞恩霍夫光子微系統(tǒng)研究所（Fraunhofer IPMS）開發(fā)出一種用于芯片式pH值測(cè)量的傳感層，并成功將其集成到離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ISFET）中。

Fraunhofer IPMS開發(fā)的具有新型傳感層的ISFET結(jié)合了一個(gè)傳統(tǒng)參比電極，可在pH值1~13范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高度精確的pH值測(cè)量。

該傳感器芯片結(jié)構(gòu)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(jìn)。

Fraunhofer IPMS化學(xué)傳感器技術(shù)業(yè)務(wù)部主管Olaf R. Hild博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這種ISFET，從而為化學(xué)和生化分析系統(tǒng)改進(jìn)pH值測(cè)量。

該芯片易于儲(chǔ)存，并且可以通過設(shè)計(jì)靈活調(diào)整傳感器的電氣工作點(diǎn)及工作參數(shù)，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(xiàn)場(chǎng)環(huán)境分析。”

ISFET中pH傳感器的工作原理

ISFET基于金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)，其中與介質(zhì)接觸的傳感區(qū)域由兩性金屬氧化物層構(gòu)成。介質(zhì)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(cè)量介質(zhì)的pH值。然后將相對(duì)于參比電極（3 M KCl中的Ag/AgCl）的柵-源電壓（VGS）響應(yīng)用作測(cè)量信號(hào)。

研究人員的下一個(gè)目標(biāo)是開發(fā)一種傳感器層，實(shí)現(xiàn)純芯片式pH值測(cè)量，進(jìn)而無(wú)需傳統(tǒng)的參比電極。這樣就有可能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)收集環(huán)境數(shù)據(jù)，而無(wú)需操作人員進(jìn)行干預(yù)。

審核編輯：劉清