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    自ISFET面世以后,学者们对其的研究进展就从未中断过。在离子敏感膜的选择、敏感机理、温度补偿、制造工艺与封装、信号处理电路等多个方面的研究都取得了很多的进展,这也使得ISFET传感器逐步走向成熟,并在生产生活中得到广泛的应用。70323

    对于ISFET传感器而言,敏感膜决定了最后的输出电学变量,所以对敏感膜的研究首当其冲。对于pH-ISFET传感器而言,一开始的敏感膜为二氧化硅,但后来研究发现 对于敏感物质的灵敏度较差且对浓度的准确度也有所影响,因此不断有新的敏感膜出现。譬如 、 、 等。另一方面CMOS工艺最先定义源极和漏极的方法是采用多晶硅栅的“自校准”技术,但是此项技术不符合传感器趋于集成化设计的特点,所以对于如何更好的将离子敏场效应晶体管与CMOS工艺相结合,一直都是研究的热点。后来有研究人员提出腐蚀金属层,沉淀敏感膜的方式,但因操作过于繁琐,并未得到大规模应用。后来又有学者提出保留多晶硅栅的方法,采用标准CMOS工艺制造ISFET。这种方式更为便捷能很好地提高生产效率,并且成本较低而且也使得多传感器能更好地与信号处理电路集成。因此得到了大规模的采用[2]。论文网 

    现如今传感器逐渐趋于集成化,要想实现传感器的集成化首先要考虑多传感器的集成,因为有时一个系统需要同时有多个各种类型的传感器结合工作,这时便需要考虑他们集成的集成化设计问题。另一方面,每个传感器都会有信号读取电路,应将其与传感器设计在一块芯片上,来减小硬件设计空间,同时能够使传感器的经济实用性、可靠性等各方面性能都有所提高。最终逐步实现传感器智能化设计。所谓传感器的智能化就是利用单片机和数据储存单元来控制信号,包括对信号的接受、离散、分析等。最终使传感器能具备实时控制和其它功能。

        总而言之,对于pH-ISFET传感器应用的研究大多都还未有实际地生产应用,少有商品化,研究的进展都处于研究中或试研究阶段。所以pH-ISFET在各方面的实际应用中还有一些距离,主要表现在:

       (1)温度的影响无法避免,这是所有半导体器件的通病。温漂、时漂、滞后现象等问题对研究结果有较大影响。

       (2)ISFET制造工艺及封装技术仍需进一步的完善、离子敏感膜的选择、敏感膜灵敏度的研究都有待进一步发现改善。

       (3)读出电路的设计以及各器件之间的集成化还需要不断完善进步[3]。

        随着生物传感器研究的不断深入,也带动了ISFET型传感器的不断发展。因为此类传感器的实用性很强,但是性能以及稳定性还需进一步加强,另外,要想使其在工业上得到大规模生产应用,还需考虑传感器的封装问题。我国的ISFET及其传感器的研究也在不断地进步当中,包括台湾中原大学、复旦大学等高校和中国科学院电子学研究所等科研院都有所涉。总体而言,我国的研究所处的阶段还属于初期,还有很长的一段路要走,与其他国家相比尚有一定差距[4]。

    参考文献

     

    [1] 张维新.半导体传感器[M].天津:天津大学出版社,1990:305-307.

    [2] 刘嘉宁,罗江,任恕.离子敏场效应晶体管在生物传感技术中的应用与发展分析[J].中国医疗器械信息,1998,4(2):30-32. 

    [3] 丁辛芳,牛蒙年.离子敏场效应晶体管[J].传感器技术,1995,14(4):1-6.

    [4] 许春向.生物传感器及其应用[M].北京:科学出版社,1993:78-150.

    [5] 张乾生.临床医学需要ISFET传感器[J].中国医疗器械杂志,1997,21(2):107-109.     

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