आयन संवेदनशील क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर चिप सिस्टम पर सूक्ष्म विद्युत प्रयोगशाला में उपन्यास एकीकृत उपकरण हैं। ये रासायनिक रूप से संवेदनशील क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर के सामान्य प्रकार हैं, और संरचना सामान्य के समान है धातु ऑक्साइड अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर । संवेदनशील क्षेत्र एक ट्रांजिस्टर गेट का प्रतिनिधित्व करता है और आयन सांद्रता से वोल्टेज तक पारगमन के साधनों को शामिल करता है। ISFET के मामले में धातु ऑक्साइड और धातु के द्वार सामान्य MOSFET के होते हैं, जिन्हें सॉल्यूशन में गहरे संदर्भ इलेक्ट्रोड के साथ सरल समाधान से बदल दिया जाता है और विशिष्ट विश्लेषण का पता लगाने के लिए इन्सुलेट परतें होती हैं। यदि इन्सुलेट परतों की प्रकृति को ISFET सेंसर की कार्यक्षमता और संवेदनशीलता के रूप में परिभाषित किया गया है।
ISFET क्या है?
ISFET का संक्षिप्त नाम आयन संवेदी क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर है। यह एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर है , आयन समाधानों की एकाग्रता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। एच + जैसे आयन एकाग्रता को पीएच के रूप में परिवर्तित किया जाता है, फिर परिणामस्वरूप ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान में परिवर्तन होता है। यहां गेट इलेक्ट्रोड समाधान है और ऑक्साइड सतह और सब्सट्रेट के बीच वोल्टेज आयन म्यान के कारण होता है।
ISFET
ISFET के कार्य सिद्धांत
ISFET pH इलेक्ट्रोड का कार्य सिद्धांत सामान्य क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक परिवर्तन है और इनका उपयोग किया जाता है कई एम्पलीफायर सर्किट । ISFET में आम तौर पर इनपुट का उपयोग धातु फाटकों के रूप में किया जाता है, जिन्हें आयन-संवेदनशील झिल्ली द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इसलिए ISFET एक उपकरण में इकट्ठा होता है संवेदन सतह और एक एकल एम्पलीफायर उच्च वर्तमान, कम प्रतिबाधा आउटपुट देता है और यह अनावश्यक परिरक्षण के बिना केबल कनेक्ट करने के उपयोग की अनुमति देता है। निम्नलिखित आरेख ISFET pH इलेक्ट्रोड के चित्रण को दर्शाता है।
ISFET के कार्य सिद्धांत
पारंपरिक ग्लास इलेक्ट्रोड से पीएच की माप के लिए अलग-अलग मशीनें हैं। माप सिद्धांत दो अर्धचालकों के बीच वर्तमान प्रवाह के नियंत्रण पर आधारित है, वे नाली और स्रोत हैं। इन दो अर्धचालकों को एक साथ तीसरे इलेक्ट्रोड में रखा जाता है और यह व्यवहार करता है कि एक गेट टर्मिनल की तरह है। गेट टर्मिनल को सीधे मापा जाने वाले समाधान से संपर्क किया जाता है।
ISFET का निर्माण
ISFET के लिए निर्माण कदम
- निम्न चरण दर चरण प्रक्रिया ISFET के निर्माण को दर्शाती है
- ISFET को CMOS तकनीक की मदद से और बिना किसी पोस्ट प्रोसेसिंग स्टेप्स के बनाया गया है
- माइक्रो फैब्रिकेशन लैब में घर में सभी फैब्रिकेशन किए जाते हैं
- सामग्री 4 इंच पी-टाइप सिलिकॉन वेफर होनी चाहिए
- ISFET में गेट टर्मिनल SiO2, Si3N4 की सामग्री के साथ तैयार किया गया है, दोनों COMS कम्प्यूटेशनल सामग्री।
- छह मास्किंग चरण हैं जो एन-वेल, एन और पी स्रोत नालियों, गेट, संपर्क और सामग्री का निर्माण हैं।
- Si3N4 और SiO2 का डिज़ाइन बफ़र ऑक्साइड ईट समाधानों के माध्यम से है
निम्न निर्माण चरण मानक MOSFET प्रक्रिया और आयन नाइटिंग फिल्म के रूप में सिलिकॉन नाइट्राइड के जमाव के समय तक दिखाते हैं। सिलिकॉन नाइट्राइड के जमाव का प्रदर्शन प्लाज्मा संवर्धित रासायनिक वाष्प जमाव विधि की सहायता से होता है। फिल्म की मोटाई को दीर्घवृत्त से मापा जाता है। नाइट्राइड जमाव के बाद, संपर्क मास्क का उपयोग करके प्रक्रिया को संपर्क फ़ॉर्म में जारी रखा जाता है।
गीला रासायनिक ईटीएच बीएचएफ का उपयोग स्रोत और नाली क्षेत्र से नक़्क़ाशी और अंतर्निहित नाइट्राइड और ऑक्साइड फिल्मों के लिए किया जाता है। BHF का रिवाज सिलिकॉन नाइट्राइड के लिए अतिरिक्त नक़्क़ाशी कदम को खत्म करने में मदद करता है। अंतिम और अंतिम चरण ISFET निर्माण में धातुकरण है। गेट क्षेत्र के पास आयन सेंसिटिव फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर में धातु की परत नहीं होती है, स्रोत और नाली संपर्कों पर धातुकरण प्रदान किया जाता है। आयन सेंसिटिव फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर फैब्रिकेशन के सरल और मुख्य चरणों को निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है।
ISFET पीएच सेंसर
इन सेंसर के प्रकार पीएच माप के लिए विकल्प हैं और यह उच्च स्तर के प्रदर्शन के लिए आवश्यक है। सेंसर का आकार बहुत छोटा है और मेडिकल अनुप्रयोगों के अध्ययन के लिए सेंसर का उपयोग किया जाता है। ISFET pH सेंसर का उपयोग FDA और CE में किया जाता है जो चिकित्सा उपकरणों को अनुमोदित करता है और वे खाद्य अनुप्रयोगों के लिए भी सर्वोत्तम होते हैं क्योंकि ग्लास मुक्त और छोटे प्रोफाइल की मदद से जांच में लगे होते हैं जो उत्पादन को नुकसान को कम करते हैं। ISFET pH सेंसर कई वातावरणों में लागू होता है, और औद्योगिक परिस्थितियाँ जो गीली और सूखी परिस्थितियों के लिए भिन्न होती हैं और कुछ भौतिक स्थितियों में भी जैसे दबाव पारंपरिक ग्लास pH इलेक्ट्रोड को अनुकूल बनाती हैं।
ISFET पीएच सेंसर
ISFET पीएच के लक्षण
पीएच ISFET की सामान्य विशेषताएं निम्नलिखित हैं
- ISFET की रासायनिक संवेदनशीलता पूरी तरह से इलेक्ट्रोलाइट के गुणों द्वारा नियंत्रित होती है
- पीएच सेंसर के लिए विभिन्न प्रकार के कार्बनिक पदार्थ होते हैं जैसे Al2O3, Si3N4, Ta2O5 में SiO2 की तुलना में बेहतर गुण होते हैं और अधिक संवेदनशीलता, कम बहाव के साथ।
ISFET के लाभ
- प्रतिक्रिया बहुत तेज है
- यह माप इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक सरल एकीकरण है
- जांच जीव विज्ञान के आयाम को कम करें।
ISFET के अनुप्रयोग
ISFET का मुख्य लाभ है, यह MOSFET और एकीकृत सर्किट के मानक ट्रांजिस्टर के साथ एकीकृत कर सकता है।
ISFET के नुकसान
- बड़े बहाव के लिए चिप के किनारों के बाइंडिंग एन्कैप्सुलेशन और बाइंडिंग लीड की आवश्यकता होती है
- भले ही इस उपकरण के ट्रांजिस्टर के प्रवर्धन गुण बहुत अच्छे दिख रहे हों। संवेदन रसायनों के लिए, पारिस्थितिक विषाक्तता और बाद में ट्रांजिस्टर टूटने के लिए इंसुलेटिंग झिल्ली की देयता ने ISFE को वाणिज्यिक बाजारों में लोकप्रियता हासिल करने से रोक दिया है।
इस लेख में ISFET के कार्य सिद्धांत और इसके निर्माण की प्रक्रिया के बारे में बताया गया है। लेख में दी गई जानकारी में आयन सेंसिटिव फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर की मूल बातें बताई गई हैं और यदि आपके पास इस लेख या इसके बारे में कोई जानकारी है CMOS और NMOS निर्माण कृपया नीचे अनुभाग में टिप्पणी करें। यहाँ आपके लिए यह प्रश्न है कि ISFET का कार्य क्या है?
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