Isfet

This article is about the transistor. For the concept in Egyptian mythology, see Isfet (Egyptian mythology).

एक आयन-संवेदनशील क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर ( isfet ) एक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर है जिसका उपयोग समाधान में आयन सांद्रता को मापने के लिए किया जाता है;जब आयन एकाग्रता (जैसे कि एच <pup>+ , पीएच पैमाने देखें) बदल जाता है, तो ट्रांजिस्टर के माध्यम से वर्तमान तदनुसार बदल जाएगा।यहां, समाधान का उपयोग गेट इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है।सब्सट्रेट और ऑक्साइड सतहों के बीच एक वोल्टेज आयन म्यान के कारण उत्पन्न होता है।यह एक विशेष प्रकार का MOSFET (धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) है और एक ही मूल संरचना साझा करता है, लेकिन मेटल गेट के साथ एक आयन-संवेदनशील झिल्ली , इलेक्ट्रोलाइट समाधान और संदर्भ इलेक्ट्रोड द्वारा प्रतिस्थापित किया गया 1970 में आविष्कार किया गया, ISFET पहला बायोसेंसर FET (बायोफेट) था।

गेट सामग्री के Si -OH समूहों की सतह हाइड्रोलिसिस पीएच मूल्य के कारण जलीय घोल में भिन्न होती है। ठेठ गेट सामग्री Sio <सब> 2 , Si <सब> 3 n <सब> 4 , AL <उप> हैं। 2 o <सब> 3 और TA <सब> 2 o <सब> 5 ।

ऑक्साइड सतह आवेश के लिए जिम्मेदार तंत्र को साइट बाइंडिंग मॉडल द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जो समाधान में Si -OH सतह साइटों और H <pup>+ आयनों के बीच संतुलन का वर्णन करता है। हाइड्रॉक्सिल समूह एक ऑक्साइड सतह को कोटिंग करते हैं जैसे कि SIO <सब> 2 एक प्रोटॉन को दान या स्वीकार कर सकते हैं और इस प्रकार ऑक्साइड-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस में होने वाले निम्नलिखित एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं द्वारा सचित्र एक एम्फोटेरिक तरीके से व्यवहार करते हैं:

-Si -oh + h ₂ o & nbsp; & nbsp; & nbsp; ↔ & nbsp; -Si -o <pup> - & nbsp; & nbsp; & nbsp; & nbsp;

-Si -oh + h <सब> 3 o <pup> + & nbsp; ↔ & nbsp; -Si -oh <सब> 2 <pup> + + h ₂ o

एक ISFET के स्रोत और नाली का निर्माण MOSFET के रूप में किया जाता है। गेट इलेक्ट्रोड को एक बाधा द्वारा चैनल से अलग किया जाता है जो हाइड्रोजन आयन एस के प्रति संवेदनशील है और परीक्षण के तहत पदार्थ को संवेदनशील बाधा के संपर्क में आने की अनुमति देने के लिए एक अंतराल है। एक ISFET का थ्रेसहोल्ड वोल्टेज इसके आयन-संवेदनशील बाधा के संपर्क में पदार्थ के पीएच पर निर्भर करता है।

संदर्भ इलेक्ट्रोड के कारण व्यावहारिक सीमाएँ

एक समाधान के पीएच को मापने के लिए एक पारंपरिक ग्लास इलेक्ट्रोड के रूप में एच <pup>+ एकाग्रता के प्रति संवेदनशील ISFET इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, इसे संचालित करने के लिए संदर्भ इलेक्ट्रोड की भी आवश्यकता होती है। यदि समाधान के संपर्क में उपयोग किया जाने वाला संदर्भ इलेक्ट्रोड एजीसीएल या एचजी <सब> 2 </उप> सीएल <सब> 2 </उप> शास्त्रीय प्रकार का है, तो यह होगा। पारंपरिक पीएच इलेक्ट्रोड (जंक्शन पोटेंशियल, KCL लीक, और ग्लिसरॉल लीक जेल इलेक्ट्रोड के मामले में समान सीमाओं के रूप में समान सीमाएं)। एक पारंपरिक संदर्भ इलेक्ट्रोड भी भारी और नाजुक हो सकता है। एक शास्त्रीय संदर्भ इलेक्ट्रोड द्वारा विवश एक बहुत बड़ी मात्रा भी ISFET इलेक्ट्रोड के लघुकरण को रोकती है, कुछ जैविक या विवो नैदानिक ​​विश्लेषण (डिस्पोजेबल मिनी-कैथेटर पीएच जांच) में 'के लिए एक अनिवार्य विशेषता। एक पारंपरिक संदर्भ इलेक्ट्रोड के टूटने से दवा या खाद्य उद्योग में ऑन-लाइन माप में समस्या भी हो सकती है यदि अत्यधिक मूल्यवान उत्पादों को एक देर से उत्पादन चरण में इलेक्ट्रोड मलबे या विषाक्त रासायनिक यौगिकों द्वारा दूषित किया जाता है और सुरक्षा के लिए त्याग दिया जाना चाहिए।

इस कारण से, 20 से अधिक वर्षों के बाद से कई शोध प्रयासों को ऑन-चिप एम्बेडेड छोटे संदर्भ क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (RERTET) के लिए समर्पित किया गया है। उनके कामकाज सिद्धांत, या ऑपरेटिंग मोड, इलेक्ट्रोड उत्पादकों के आधार पर भिन्न हो सकते हैं और अक्सर पेटेंट द्वारा स्वामित्व और संरक्षित होते हैं। आरईआरटी के लिए आवश्यक अर्ध-कंडक्टर संशोधित सतहें भी हमेशा परीक्षण समाधान के साथ थर्मोडायनामिकल संतुलन में नहीं होती हैं और आक्रामक या हस्तक्षेप करने के लिए संवेदनशील हो सकती हैं या भंग प्रजातियों को हस्तक्षेप कर सकती हैं या अच्छी तरह से उम्र बढ़ने की घटनाओं की विशेषता नहीं है। यह एक वास्तविक समस्या नहीं है यदि इलेक्ट्रोड को नियमित समय अंतराल पर अक्सर फिर से कैलिब्रेट किया जा सकता है और इसे अपने सेवा जीवन के दौरान आसानी से बनाए रखा जाता है। हालांकि, यह एक मुद्दा हो सकता है यदि इलेक्ट्रोड को लंबे समय तक लंबे समय तक ऑन-लाइन डूबना पड़ता है, या माप की प्रकृति से संबंधित विशेष बाधाओं के लिए दुर्गम है (कठोर वातावरण में या एनोक्सिक में ऊंचा पानी के दबाव के तहत भू-रासायनिक माप या वायुमंडलीय ऑक्सीजन प्रवेश या दबाव परिवर्तन से आसानी से परेशान होने वाली स्थितियों को कम करना)।

ISFET इलेक्ट्रोड के लिए एक महत्वपूर्ण कारक, पारंपरिक ग्लास इलेक्ट्रोड के लिए, इस प्रकार संदर्भ इलेक्ट्रोड रहता है। जब इलेक्ट्रोड की खराबी का निवारण करते हैं, तो अक्सर, अधिकांश समस्याओं को संदर्भ इलेक्ट्रोड के किनारे से खोजा जाता है।

== ISFET == का कम-आवृत्ति शोर ISFET- आधारित सेंसर के लिए, कम-आवृत्ति शोर समग्र एसएनआर के लिए सबसे हानिकारक है क्योंकि यह बायोमेडिकल संकेतों के साथ हस्तक्षेप कर सकता है जो एक ही आवृत्ति डोमेन में फैले हुए हैं शोर में मुख्य रूप से तीन स्रोत हैं।ISFET के बाहर के शोर स्रोतों को स्वयं बाहरी शोर के रूप में संदर्भित किया जाता है, जैसे कि टर्मिनल रीड-आउट सर्किट से पर्यावरणीय हस्तक्षेप और साधन शोर।आंतरिक शोर एक ISFET के ठोस हिस्से में दिखाई देने वाला है, जो मुख्य रूप से ऑक्साइड/SI इंटरफ़ेस में वाहक के ट्रैपिंग और डी-ट्रैपिंग के कारण होता है।और बाहरी शोर आम तौर पर तरल/ऑक्साइड इंटरफ़ेस में लिक्विड/ऑक्साइड इंटरफ़ेस में आयन एक्सचेंज द्वारा निहित होता है।ISFET के शोर को दबाने के लिए कई तरीकों का आविष्कार किया जाता है।उदाहरण के लिए, बाहरी शोर को दबाने के लिए, हम ISFET के साथ एक द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर को एकीकृत कर सकते हैं ताकि नाली वर्तमान के आंतरिक प्रवर्धन को महसूस किया जा सके और आंतरिक शोर को दबाने के लिए हम शोर ऑक्साइड/एसआई इंटरफ़ेस को एक शोट्की जंक्शन गेट द्वारा बदल सकते हैं

इतिहास

ISFET का आधार MOSFET है।डच इंजीनियर पीट बर्गवेल्ड , विश्वविद्यालय के ट्वेंटे में ]] ने MOSFET का अध्ययन किया और महसूस किया इसके कारण 1970 में बर्गवेल्ड के आईएसएफईटी का आविष्कार हुआ उन्होंने एक निश्चित दूरी पर एक गेट के साथ एक विशेष प्रकार के MOSFET के रूप में ISFET का वर्णन किया यह जल्द से जल्द बायोसेंसर FET (बायोफेट) था

ISFET सेंसर CMOS (पूरक MOS) तकनीक के आधार पर एकीकृत सर्किट S में लागू किया जा सकता है।ISFET उपकरणों का व्यापक रूप से बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे कि डीएनए संकरण , बायोमार्कर का पता लगाने के लिए रक्त , एंटीबॉडी का पता लगाने, ग्लूकोज माप और पीएच सेंसिंग ISFET बाद के बायोफेट्स के लिए भी आधार है, जैसे कि डीएनए फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (DNAFET) आनुवंशिक प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है

See also

• Chemical field-effect transistor
• Ion-selective electrodes
• MISFET: metal–insulator–semiconductor field-effect transistor
• MOSFET: metal–oxide–semiconductor field-effect transistor
• pH
• pH meter
• Potentiometry
• Quinhydrone electrode
• Saturated calomel electrode
• Silver chloride electrode
• Standard hydrogen electrode

ग्रंथ सूची

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Further reading

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