JP2004510125A

JP2004510125A - センサ配列のトランジスタの状態を検出するセンサ配列および方法

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Publication number: JP2004510125A
Application number: JP2001572886A
Authority: JP
Inventors: テーヴェス，　ローランド
Original assignee: インフィネオン　テクノロジーズ　アクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: EP1272860A1; US6856161B2; US20030155942A1; ATE301837T1; WO2001075462A1; DE50107049D1; EP1272860B1; JP3701241B2

Abstract

センサ配列のトランジスタは、センサとして設計される。さらに、状態が検出されるべきトランジスタを選択するために、選択手段が提供される。センサ配列は、選択されたトランジスタが、少なくとも、選択が行なわれた場合、ソースホロワが動作可能なように調整される。互いに結合されたトランジスタを有するセンサ配列であって、トランジスタはセンサとして設計され、状態が検出されるべきトランジスタを選択するために、選択手段が提供され、センサ配列は、選択されたトランジスタが、少なくとも、選択が行なわれた場合、ソースホロワとして動作可能であるように調整され、トランジスタの少なくとも一部がＭＯＳ電界効果トランジスタであり、ＭＯＳ電界効果トランジスタは、生物学的材料を検出し得るように調整される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は、センサ配列のトランジスタの状態を検出する方法およびセンサ配列に関する。
【０００２】
このようなセンサ配列およびこのような方法は、［１］から公知である。
【０００３】
［１］から公知のセンサ配列において、ＭＯＳ電界効果トランジスタが提供される。これらのトランジスタは、Ｎ個の行およびＭ個の列を有する行列で配列され、列接続および行接続を介して互いに結合される。列接続および／または行接続は、通常、導電性接続である。さらに、状態が検出されるべき電界効果トランジスタを選択する選択手段が提供される。
【０００４】
［１］から公知のセンサ配列の場合、電界効果トランジスタはセンサとして設計される。すなわち、これらの電界効果トランジスタは、例えば、それぞれの電界トランジスタの、変化するゲート電位を用いて、検出されるべき信号を検出する。
【０００５】
センサ配列によって、電界効果トランジスタの選択および状態の読み出しの際に、それぞれの電界効果トランジスタのソースとドレインとの間に存在する電圧の非線形特性曲線が検出される。読み出された電圧の曲線は非線形である。
【０００６】
この非線形性が原因で、公知のセンサ配列を実際に適用する際に、重大な問題が生じる。
【０００７】
特に、例えば、数千〜数百万の非常に大きい数の電界効果トランジスタがそれぞれ５μｍ以下の間隔で互いに距離を置くセンサ配列の場合等、空間的高解像を達成すべきセンサ配列の場合、選択されたトランジスタの検出されるべき状態に関して、大きい信頼性の問題が生じる。換言すると、センサ配列に含まれる電界効果トランジスタの数に関連して、センサ配列の寸法比が非常に小さい場合に特に信頼性の問題が認められ得る。
【０００８】
これは、センサ配列の面積全体が同じ状態であるか、それどころか増大する場合にセンサ配列の空間分解能が上昇する場合、またはこれに対応して、空間分解能が同じ状態である場合、およびセンサ配列の面積全体が増大する場合、生体電気信号を検出する際に、重大な問題が生じることを意味する。
【０００９】
さらに、［１］において用いられた技術は、製造が非常に複雑かつ高価であり、産業界における通常の標準製造プロセスとあまり適合性がない。
【００１０】
さらに、ＭＯＳ電界効果トランジスタを、センサとして用いられ得るように改変することが公知である。
【００１１】
このような電界効果トランジスタの場合、チャンネルの制御またはチャンネル領域に存在する電荷キャリアの密度の制御が、センサによって特徴付けられるべき対象物または媒体を介して行なわれ、その対象物または媒体が、チャンネル領域の上に存在する誘電体の表面における電位に影響を及ぼし、対応する電界効果トランジスタの状態を変更する。電界効果トランジスタの状態は、ソース端子およびドレイン端子を介して読み出される。
【００１２】
通常の、改変されないＭＯＳ電界効果トランジスタ回路配列の場合、例えば、トランジスタの通常のメモリ配列の場合、電界効果トランジスタの状態は、行列（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））の形式で、ソース端子およびドレイン端子を介して変更および読み出される。
【００１３】
このような改変された電界効果トランジスタの実施例は、図２に示される。
【００１４】
電界効果トランジスタ２００は、基板２０１、ソース領域２０２、ドレイン領域２０３、チャンネル領域２０４、およびバイオセンサ工学またはバイオエレクトロニクスにおいて適用するために適合された絶縁誘電体２０５を有する。絶縁誘電体２０５の上部に、バイオセンサ工学またはバイオエレクトロニクスの範囲で、生物学的材料を含むセル２０６が設けられる。
【００１５】
［２］および［３］に記載されるように、このような電界効果トランジスタ２００を用いて、セル２０６のセル壁２０７における電位の変化の形式で現れる、生物学的材料を含むセル２０６の神経信号が検出および特徴付けられ得る。セル壁２０７における電位の変化が、電界効果トランジスタ２００における電荷キャリアのチャンネル電流、または電界効果トランジスタ２００のチャンネル領域２０４に存在する電荷キャリアの密度を制御および改変することによって、これは可能である。
【００１６】
このような、電界効果トランジスタ２００は、セル２０６の代謝産物が電界効果トランジスタ２００を損なわず、このトランジスタの特性を変更しないように設定される。
【００１７】
さらに、セル２０６と接触する電界効果トランジスタ２００において、用いられたセンサ材料は、セル２０６の代謝、およびそのセルの機能に影響を及ぼさず、セル２０６に対して毒性に作用しない。
【００１８】
検査されるべき溶液のｐＨ値を決定するために、さらなる電界効果トランジスタ３００、通常、いわゆるイオン感受性電界効果トランジスタが用いられる。一般的に、イオン感受性電界効果トランジスタ３００は、気体センサ工学においても用いられ得る。電界効果トランジスタ３００は、基板３０１、ソース領域３０２、ドレイン領域３０３、チャンネル領域３０４、絶縁誘電体３０５を有し、ここで、基板３０１と接触しない、絶縁誘電体３０５の界面３０６、または検出領域を形成する誘電体領域３０７は、いわゆる界面状態を多数含む。この界面状態において、特徴付けられるべき媒体３０８の、解析の対象となるパラメータの集中に対応してイオンが添加される。電界効果トランジスタ３００がｐＨ値センサとして設計される場合、添付されるイオンはＨ＋イオンである。換言すると、これは、検査されるべき媒体３０８と電界効果トランジスタ３００との間で相互作用が生じることを意味する。相互作用によって条件付けられた電位効果は、チャンネル領域３０４内の電荷キャリアのチャンネル電流、または電界効果トランジスタ３００のチャンネル領域３０４において存在する電荷キャリアの密度に決定的に影響を与える。
【００１９】
特に、バイオセンサ工学またはバイオエレクトロニクスにおいて、上述のような電界効果トランジスタセンサを、センサ配列内に多数提供し、所与の試験体、例えば、セル２０６の試験体または媒体３０８としての気体試験体の、１つ以上の検出されるべきパラメータの空間分解能および時間分解能を正確に検出することを可能にするが望ましい。
【００２０】
このようなセンサ配列の可能な用途は、複数の互いに結合された生物学的セルの神経活性を特徴付けることに見出され得る。このようなセンサ配列の場合、センサ、すなわち電界効果トランジスタは、行および列に沿う数千の電界効果トランジスタをそれぞれ有する行列において配置され、５μｍ×５μｍよりも小さい間隔で、それぞれ互いに距離を置いている。ここで、このような用途に利用可能である、検出されるべき電気信号の信号レンジ（Ｓｉｇｎａｌｈｕｂ）は、数マイクロボルト（μＶ）の大きさの値を有し得る。
【００２１】
さらに、［４］から、複数のトランジスタおよび複数のセンサ要素を有するアレイが公知である。ここで、１つのセンサ要素それぞれが、１つのトランジスタそれぞれに直列接続される。トランジスタは、トランジスタの共通の直列出力（Ｒｅｉｈｅｎａｕｓｇａｎｇ）に接続された共通のソースホロワ抵抗を共有する。
【００２２】
［５］において、マイクロ構造炭素層およびナノ構造炭素層、炭素電極および化学的電界効果トランジスタを製作する方法が公知である。
【００２３】
本発明は、電界効果トランジスタが５μｍ×５μｍ以下の間隔で配列される空間分解能までの非常に高解像の場合に、数千〜数百万の非常に多数の電界効果トランジスタを用いて、生体電気信号を検出するために用いられ得るセンサ配列を提示するという問題に基づく。
【００２４】
さらに、本発明は、５μｍ×５μｍ以下の空間分解能に配列される数百万の電界効果トランジスタを有するセンサ配列のトランジスタの状態を検出する方法を提示するという問題に基づく。ここで、電界効果トランジスタは、生体電気信号を検出するために用いられ得る。
【００２５】
この問題は、独立請求項による特徴を有するセンサ配列のトランジスタの状態を検出する方法およびセンサ配列によって解決される。
【００２６】
センサ配列は、互いに結合されたトランジスタ（トランジスタ要素）を有する。トランジスタ自体、好適には、電界効果トランジスタは、センサとして設計される。さらに、状態が検出されるべきトランジスタを選択するために利用される選択手段が提供される。センサ配列は、選択されたトランジスタ自体、少なくとも、選択が行なわれた場合、ソースホロワとして動作可能であるように調整される。
【００２７】
互いに結合されたトランジスタを有するセンサ配列のトランジスタの状態を検出する方法の場合、トランジスタがセンサとして用いられる。これは、トランジスタの状態が、トランジスタによって検出される、検出されるべき信号に依存することを意味する。トランジスタは選択され、選択されたトランジスタの状態が検出される。少なくとも、選択が行なわれた場合、選択されたトランジスタはソースホロワとして動作される。
【００２８】
本発明によって、まず、多数のトランジスタ、すなわち数百万にまでおよぶトランジスタを有するセンサ配列が、高空間分解能および高時間分解能のセンサ配列として提供されることが可能になる。
【００２９】
特に、ソースホロワとしての選択されたトランジスタの動作によって、すなわち、選択された電界効果トランジスタのソース電圧が、実質的に、検査されるべき試験体の電位を表す電界効果トランジスタに印加されたゲート電圧に線形的に依存する動作点において、そのような高空間分解能および高時間分解能を有する配列が全く干渉を受けず（ｓｔｏｅｒｕｎｇｓｆｒｅｉ）、従って、可能なかぎり安定的である。
【００３０】
センサ配列は、干渉の影響に対してロバストであり、例えば、セル２０６または媒体３０８の生体電気信号が非常に正確に検出され得ることが保証される。
【００３１】
本発明の好適な展開は、従属請求項から明らかである。
【００３２】
トランジスタの少なくとも一部は、電界効果トランジスタであり得る。本発明の実施形態により、電界効果トランジスタの少なくとも一部はＭＯＳ電界効果トランジスタである。
【００３３】
ＭＯＳ電界効果トランジスタの少なくとも一部は、生物学的材料を検出し得るように調整され得る。
【００３４】
本発明のさらなる実施形態により、トランジスタの少なくとも一部は、イオン感受性電界効果トランジスタであることが提供される。このようにして、センサ配列を、例えば、気体センサ工学において、または溶液のｐＨ値を決定するために用いることが可能である。
【００３５】
選択されたトランジスタは、例えば、ソースホロワとして動作され得る。選択されたトランジスタは、少なくとも、選択が行なわれた場合、動作点で反転して動作され得る。あるいは、選択されたトランジスタは、少なくとも、選択が行なわれた場合、トランジスタの閾値下領域内の動作点において動作され得る。
【００３６】
本発明のさらなる実施形態により、選択されたトランジスタの状態を検出するために、センサ配列の操作電圧と等しい電圧を印加することが提供される。この展開によって、センサ配列全体を非常に緻密かつ容易に実現可能である。なぜなら、操作電圧は、選択されたトランジスタそれぞれの状態を検出するためにも用いられ得るからである。
【００３７】
トランジスタは、列および行が緻密に、行列の形式で配列され得、列接続および行接続を介して、通常の半導体メモリの行列の接続構造と類似に結合され得る。
【００３８】
本発明のさらなる実施形態により、電界効果トランジスタのソース端子と結合可能である電流源が提供される。電界効果トランジスタのドレイン端子と結合可能である電圧源も提供され得る。この実施形態によるセンサ配列は、特に、センサ配列内に発生し得る信号エラーを補償するために適切である。
【００３９】
選択手段はスイッチを有し得、このスイッチを用いて、トランジスタが選択され得る。
【００４０】
特に、センサ配列における電界効果トランジスタの数が同じ状態か、または増大する場合に、センサ配列の寸法が低減される場合、センサ配列において発生し得る可能な寄生効果を低減するために、本発明の実施形態により、各トランジスタに１つの選択要素を割り当てることが提供される。この要素を用いて、選択されたトランジスタは、選択手段と導電性で結合可能であり、トランジスタが選択されない場合、電流の流れはこのトランジスタによって電気的に遮断され得る。
【００４１】
選択要素は、ダイオードまたはトランジスタであり得る。
【００４２】
さらに、例えば、演算増幅器を有するバッファ回路が提供され得る。このバッファ回路は、トランジスタと結合される、好適には、電界効果トランジスタの行接続と結合される。バッファ回路を用いて、検出された状態は、それぞれ、行接続およびバッファ要素を介して、さらに処理するためにバッファ回路の出力において提供される。ここで、例えば、出力において提供された状態を表す信号は、負荷可能（ｂｅｌａｓｔｂａｒ）かつ低インピーダンスである。あるいは、本発明の範囲で、任意の電気回路がバッファ回路として用いられ得る。この回路は、上述の機能を保証し、すなわち、バッファ回路の入力に存在する入力信号が、バッファ回路の出力において低インピーダンスで提供されることを保証する。
【００４３】
従って、バッファ回路によって、そのバッファ回路の出力において取出された信号がセンサ配列に反作用することが回避される。
【００４４】
好適には、バッファ回路の出力において存在する信号は、列接続を介して、センサ配列のトランジスタに利用可能にされ、選択されないトランジスタの少なくとも一部に、バッファ回路の出力において存在する電位に対応する所与の電位を供給する。
【００４５】
本発明の実施例は、図に示され、さらに詳細に説明される。
【００４６】
以下において、図における等価な要素は、同じ参照符号で表示される。
【００４７】
図１は、本発明の第１の実施例によるセンサ配列１００を示す。
【００４８】
センサ配列１００は、センサとして設計されるＭＯＳ電界効果トランジスタ１０１を有する。
【００４９】
このような電界効果トランジスタとして、例えば、図２、または、さらに図３にも示された電界効果トランジスタが用いられ得る。
【００５０】
さらに、代替的に、［１］および［２］に記載される電界効果トランジスタは、センサとしてセンサ配列１００において用いられ得る。
【００５１】
各電界効果トランジスタ１０１は、センサセル１０２を形成する。
【００５２】
センサ配列１００は、Ｍ×Ｎセンサセル１０２を有し、ここで、センサセル１０２、従って、電界効果トランジスタ１０１は、Ｎ個の列およびＭ個の行の行列１０３の形式で配列される。これは、センサ配列１００が、各行にＮ個のセンサセル１０２を有することを意味する。センサ配列１００がＭ個の行、すなわち、センサ配列１００の各列においてＭ個のセンサセル１０２を有する。
【００５３】
図４は、以下の説明の範囲で用いられるように、電界効果トランジスタ１０１の符号４００を示す。
【００５４】
各電界効果トランジスタ１０１のソース端子１０４は、行接続（電線）１０５、１０６、１０７と、それぞれ結合され、１つの行におけるすべての電界効果トランジスタ１０１のソース端子１０４は、行接続１０５、１０６、１０７と、それぞれ結合される。
【００５５】
すべての電界効果トランジスタ１０１のドレイン端子１０８は、列接続１０９、１１０、１１１と、好適には、電線を用いて結合され、１つの列の電界効果トランジスタ１０１のドレイン端子１０８は、対応する列接続１０９、１１０、１１１とそれぞれ結合される。
【００５６】
行選択スイッチ１１２、１１３、１１４は、選択手段として各行接続１０５、１０６、１０７と、それぞれ接続される。それぞれの行選択スイッチ１１２、１１３、１１４が開位置にある場合、それぞれの行接続１０５、１０６、１０７には電流が流れない。
【００５７】
しかしながら、それぞれの行選択スイッチ１１２、１１３、１１４が閉じられる場合、電流源１１５から提供された注入電流Ｉ_ＩＮは、対応する行接続１０５、１０６、１０７を通って流れる。
【００５８】
さらに、各列接続１０９、１１０、１１１に、選択手段として列選択スイッチ１１６、１１７、１１８が提供される。
【００５９】
対応する列接続１０９、１１０、１１１の選択に対応する第１のスイッチ位置において、すなわち、それぞれ選択された列接続１０９、１１０、１１１（図１における第２の列接続１１０）と結合される電界効果トランジスタ１０１が選択される場合、それぞれ選択された列接続１０９、１１０、１１１は、電圧源１２０と結合される、第１の接続線１１９と結合される。電圧源１２０は、対応する電界効果トランジスタ１０１または１２４を選択するために利用される操作電圧Ｖ_ＲＷを送達する。
【００６０】
第２のスイッチ位置において、それぞれの列選択スイッチ１１６、１１７、１１８は、第２の接続線１２１と接続される。この接続線を介して、それぞれのスイッチは、バッファ回路１２３の出力１２２と結合される。
【００６１】
バッファ回路１２３は、実施例により、例えば、演算増幅器であり得る。この演算増幅器の非反転入力は、行接続１０５、１０６、１０７と結合され得、その演算増幅器の反転入力は、演算増幅器の出力と結合される。
【００６２】
この関連で、バッファ回路１２３として別の電気回路が問題なく用いられ得、このバッファ回路は、その入力に存在する入力信号をその出力において低インピーダンスで利用可能にすることに留意されたい。
【００６３】
以下において、それぞれの電界効果トランジスタ１０１のチャンネル領域に影響を及ぼす信号の電位、すなわち、電界効果トランジスタによってセンサとして特徴付けられ得る信号は、Ｖ_ｃｈａｒと表示される。
【００６４】
行選択スイッチ１１２、１１３、１１４および列選択スイッチ１１６、１１７、１１８の選択によって、選択された行（図１において第２の行接続１０６）の電界効果トランジスタ１２４に注入電流Ｉ_ＩＮが注入される。
【００６５】
列選択スイッチ１１６、１１７、１１８を用いて、バッファ回路１２３の出力１２２に存在し、その値に関して、増幅１によって増幅された測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}に対応するバッファリングされた測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}は、センサ配列１００に、しかも選択されていない電界効果トランジスタ１０１の列接続１０９、１１１に供給される。
【００６６】
この配列によって、選択されない列接続１０９、１１１と結合される、すべての電界効果トランジスタ１０１は、それぞれの電界効果トランジスタ１０１のドレインとソースとの間の０ボルトの電位差で動作され、従って、電流がないことが保証される。
【００６７】
従って、注入電流Ｉ_ＩＮは、選択されたセンサトランジスタ１２４による損失がなく、位置（ｘ、ｙ）において流れることが保証される。ここで、ｘで、選択された電界効果トランジスタが位置する列が表示され、ｙで、選択された電界効果トランジスタが位置する行が表示される。
【００６８】
この関連で、選択されない行接続１０５、１０７は、基本的に、用いられた技術により、それぞれのセンサ配列に固有の操作電圧限界の範囲内の任意の電位と接続され得ることに留意されたい。
【００６９】
あるいは、対応する行選択スイッチは、簡単に開かれ得る。
【００７０】
さらに、選択されないすべての行接続１０５、１０７を、バッファ回路１２３の出力１２２と結合することが代替的に可能である。
【００７１】
この結合は、特に、センサ配列１００内での電界効果トランジスタ１０１へのアクセス時間に関して、利点を有する。なぜなら、それぞれ、新規に選択された行接続の電位は、その選択の際にすでに、新規に選択されたセンサによって決定される電位値に近いからである。従って、新しい電位が設定されるまで、比較的少ない量の電荷が流れなければならない。
【００７２】
図５ａおよび図５ｂは、図１に示される、センサ配列１００の、選択された電界効果トランジスタ１２４の電気的等価回路を示す。ここで、図５ａは、バッファ回路１２３を有しない電気的等価回路５００を、図５ｂは、バッファ回路１２３を有する電気的等価回路５０１を示すが、この回路の出力信号Ｖ_ＯＵＴの値に関して違いはない。
【００７３】
選択された電界効果トランジスタ１２４、すなわち、選択されたセンサトランジスタのソース電圧Ｖ_ｓの値は、バッファ回路１２３の入力において存在する電位Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の値と同一であり、選択された電界効果トランジスタ１２４のチャンネル領域に影響を及ぼす電位Ｖ_ｃｈａｒ、注入電流Ｉ_ＩＮに対応する、選択された電界効果トランジスタ１２４を通る電流、および選択された電解効果トランジスタ１２４におけるドレイン電圧（図１の操作電圧Ｖ_ＲＷ）の関数である。
【００７４】
注入電流Ｉ_ＩＮは、選択されたトランジスタ１２４が動作点を採用し、選択された電界効果トランジスタ１２４がソースホロワとして動作されるように選択される。
【００７５】
これは、選択された電界効果トランジスタ１２４が動作点を反転して採用するように注入電流Ｉ_ＩＮが選択されることによって可能である。すなわち：
Ｖ_ｃｈａｒ−Ｖ_ｓ＞Ｖ_ｔｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
である。
【００７６】
ここで、電界効果トランジスタ１２４の閾値電圧はＶ_ｔｈで表示され、ドレイン電圧は、選択された電界効果トランジスタ１２４の、いわゆる有効ゲート電圧に対応する差
Ｖ_ｃｈａｒ−（Ｖ_ｔｈ＋Ｖ_ｓ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
よりも大きく選択される。
【００７７】
このようにして、電界効果トランジスタ１２４の動作点は、飽和領域に設定され、電界効果トランジスタは、所望のように、ソースホロワとして動作される。
【００７８】
この関連において、トランジスタ電流の上述の条件のもとで、トランジスタの電流は、選択された電界効果トランジスタのドレイン電圧にわずかにのみ依存し、実質的に、有効ゲート電圧により決定されることが利用される。
【００７９】
しかしながら、電流があらかじめ与えられ、電圧Ｖ_ｃｈａｒが特徴付けられるべき変数、すなわち、検出されるべき信号であるので、結果として、実質的に、選択された電界効果トランジスタのソース電圧Ｖ_ｓに電圧Ｖ_ｃｈａｒを線形的に写像（Ａｂｂｉｌｄｕｎｇ）することになる。
【００８０】
図１からわかるように、
Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}＝Ｖ_ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）
であるので、
選択された第２の行接続１０６において、一定数だけ変更された、検出された信号Ｖ_ｃｈａｒが存在する。従って、検出されるべき電気信号Ｖ_ｃｈａｒの変化ΔＶ_ｃｈａｒは、選択された行接続１０６における変化ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}に至る。ここで、十分に近似して：
ΔＶ_{ｓｅｎｓｅ}＝ΔＶ_ｃｈａｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）
である。
【００８１】
電圧Ｖ_ＲＷの値として、好適には、正の操作電圧Ｖ_ＤＤが選択される。この操作電圧を用いて、センサ配列１００が動作される。
【００８２】
あるいは、それぞれ選択された電界効果トランジスタ１２４は、いわゆる閾値下領域における動作点においても動作され得、すなわち以下の関係があてはまる：
Ｖ_ｃｈａｒ−Ｖ_ｓ＜Ｖ_ｔｈ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（５）
非常に小さい電流Ｉ_ＩＮが注入された場合、このような動作点は設定可能である。
【００８３】
この場合も、選択された電界効果トランジスタのソース電圧の変化は、選択された電界効果トランジスタ１２４に影響を及ぼす電気信号Ｖ_ｃｈａｒの変化に、ほぼ線形に依存する。
【００８４】
以下において図示されない、信号処理回路コンポーネントが用いられ得るか、または直接的に解析され得るセンサ配列１００の出力信号として、バッファ回路１２３の出力１２２において提供されるバッファリングされた測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}が用いられる。
【００８５】
バッファ回路１２３の出力１２２において提供され、バッファリングされた測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}は低インピーダンスであり、従って、負荷可能である。すなわち、信号処理によるセンサ配列１００への反作用を恐れることなく、信号処理が行なわれ得る。
【００８６】
測定信号の取り出しが、例えば、入力がＭＯＳ電界効果トランジスタのゲートによって形成される増幅器を用いて、十分に高いインピーダンスで行なわれる限り、測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}も、出力信号として直接用いられ得る。
【００８７】
図６に示される、第２の実施例によるセンサ配列６００の場合、行選択スイッチ１１２、１１３、１１４に加えて、さらなる行選択スイッチ６０１、６０２、６０３が提供される。これらのスイッチは、行選択回路１１２、１１３、１１４に対して、センサ配列６００の反対側に設けられる。
【００８８】
図６に示されるセンサ配列６００により、行選択スイッチ１１２、１１３、１１４を介して、電流源１１５の注入電流Ｉ_ＩＮが、選択された行接続１０６に供給される。選択された行接続１０６のさらなる行選択スイッチ６０１、６０２、６０３を介して、選択された電圧信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が取出され、接続線６０４を介してバッファ回路１２３の入力に測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}として供給され、これによって、バッファ回路１２３のバッファリングされた出力信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}が生成される。
【００８９】
第２の実施例によるセンサ配列６００のさらなる要素は、第１の実施例によるセンサ配列１００に対応する。
【００９０】
図７は、本発明の第３の実施例による、センサ配列７００を示す。
【００９１】
第３の実施例による、さらなる列選択スイッチ７０１、７０２、７０３は、第２の実施例によるセンサ配列６００と比較されることが提供される。
【００９２】
さらに、バッファリングされた測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}は、バッファ回路１２３の出力１２２において、さらなる行選択スイッチ６０１、６０２、６０３にフィードバック接続７０４を介してフィードバックされ、選択されない行接続１０５、１０７が、行選択スイッチ６０１、６０３の、対応するフィードバック接続７０４を用いて結合される、対応するスイッチ位置に基づいてバッファリングされた測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}と結合される。
【００９３】
図８は、寄生効果が考慮に入れられる、センサ配列８００を示す。
【００９４】
このセンサ配列８００の場合、各センサセル１０２の行接続１０４、１０５、１０６および列接続１０９、１１０、１１１に基づいて生じる寄生抵抗Ｒ_{ｐｉｘ、ＲＷ}、Ｒ_{ｐｉｘ、ＣＬ}が図示される。
【００９５】
各センサセル１０２について、寄生抵抗
【数１】

または
【数２】

を有する、対応する列接続１０９、１１０、１１１、または対応する列接続１０４、１０５、１０６の所与のセクションが考慮される。
【００９６】
寄生抵抗Ｒ_{ｐｉｘ、ＣＬ}およびＲ_{ｐｉｘ、ＲＷ}は、行接続１０５、１０６、１０７または列接続１０９、１１０、１１１上に電圧降下をもたらし、センサ配列８００内で、全体として、センサ配列８００のすべてのノードのノード電位に関して、比較的複雑なプロファイルが生じる。
【００９７】
センサ配列８００の寸法調整、すなわち、センサ配列に含まれる電界効果トランジスタの数が同じ状態か、または増大する場合に、センサ配列８００の個々のセンサセル１０２間の間隔がさらに低減されると、これらの寄生抵抗Ｒ_{ｐｉｘ、ＣＬ}およびＲ_{ｐｉｘ、ＲＷ}が考慮に入れられる。なぜなら、一方で、この場合、注入電流Ｉ_ＩＮが選択された電界効果トランジスタ１２４を通って完全に流れることはもはや必ずしも保証されず、選択されないトランジスタ１０１において、選択された行の範囲内、すなわち、選択されたトランジスタ１２４も含む行の範囲内で、アレイ全体にわたる上述の複雑な電圧効果に基づいてドレインソース電圧が値０と等しくなくなるので、これらのトランジスタも電流を流すからである。
【００９８】
他方、選択された電界効果トランジスタ１２４の電流源１１５とソース１０４との間の行接続１０５、１０６、１０７または列接続１０９、１１０、１１１上での電圧降下は、測定電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}が、選択された電界効果トランジスタ１２４のソース電圧ともはや同一ではないことを前提とする。測定電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}とソース電圧Ｖ_ｓとの差異、および注入電流Ｉ_ＩＮと、選択された電界効果トランジスタ１２４を通って実際に流れる電流との差異は、センサ配列８００の行列１０３の範囲内の選択された電界効果トランジスタ１２４の位置にさらに依存する。
【００９９】
図９は、センサ配列９００を示し、このセンサ配列を用いて、センサ配列において含まれる電界効果トランジスタの数が同じ状態か、または増大する場合、寸法がさらに低減される場合に上述の問題が低減される。すなわち、寄生抵抗Ｒ_{ｐｉｘ、ＣＬ}およびＲ_{ｐｉｘ、ＲＷ}によって生じる測定エラーが補償される。
【０１００】
特に、電流源１１５を用いた注入電流Ｉ_ＩＮの注入、およびセンサ配列９００のそれぞれ反対側に位置する側での測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の検出が行なわれることによって、ならびにバッファリングされた測定電圧Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}が、バッファ回路１２３の出力１２２において、列接続１１６、１１７、１１８にのみ印加されるのではなく、アレイの両側で、選択されない行接続１０５、１０７にも印加されることによって、この補償は可能になる。さらに、列電位は、センサ配列９００の列接続１１６、１１７、１１８の両側において印加される。
【０１０１】
このセンサ配列９００によって、選択された電界効果トランジスタ１２４のソースをバッファ回路１２３の入力１２５と、すなわちバッファ回路１２３と結合する、行接続１０５、１０６、１０７の部分はほぼ電流がないことがもたらされる。従って、行接続のこの部分において、電圧降下がほとんど生じず、選択された電界効果トランジスタのソースにおいて存在する信号は、ほぼ改変されることなくセンサ配列９００から読み出され得る。
【０１０２】
センサ配列９００も、センサセル１０２ごとに、非常に多数の位置または小さい幾何学的寸法で、測定エラーなく動作され得るように、および特に、電界効果トランジスタの動作に関して、選択された電界効果トランジスタ１２４へのアクセス時間を低減するために、比較的大きい電流でセンサ配列９００を改善するように、センサ配列９００の範囲内で、電界効果トランジスタ１０１の近傍に、センサセル１０２における、対応する電界効果トランジスタ１０１を電気的に分離するための、さらなる選択要素が提供される。これらの選択要素を用いて、制御信号を介して、所望の電界効果トランジスタの目標の選択が可能にされ、選択された電界効果トランジスタによって検出される、特徴付けられるべき信号の改変が生じることはない。
【０１０３】
以下において、さらなる選択要素を有するこのようなセンサ配列９００が説明される。
【０１０４】
これらの実施例に共通であるのは、注入電流Ｉ_ＩＮの注入および測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の検出が、センサ配列のそれぞれ反対側で行なわれ、以下の２つの基本条件が満たされることである：
注入電流Ｉ_ＩＮは、選択されたセンサトランジスタ１２４、すなわち、センサとして設計される、選択された電界効果トランジスタ１２４を介して完全に流れる。
【０１０５】
選択されたセンサトランジスタ１２４のソースと接続される、選択されたセンサトランジスタのソースと電流源１１５との間に位置する、ｘ方向に延びる行接続の部分においてのみ電圧降下が生じる。選択されたセンサトランジスタのソースと、測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ}の信号の取り出し点との間に設けられる、この行接続の部分は、電流がなく、行接続のこの部分には電圧降下が生じず、選択されたセンサトランジスタ１２４のソースにおいて存在する信号は、改変されずにセンサ配列から読み出され得る。
【０１０６】
さらなる説明に関して、以下の命名法も用いられる。センサ配列は、Ｎ個の列１０９、１１０、１１１を有し、ここで、１≦ｘ≦Ｎであり、Ｍ個の行１０５、１０６、１０７を有し、ここで、１≦ｙ≦Ｍである。選択されたセンサ要素１２４は、センサ配列内の位置（ｘ、ｙ）に存在する。
【０１０７】
上述の両方の条件の遵守は、特に、選択要素のみが、選択されたセンサトランジスタ１２４の列位置、すなわち、選択要素が、選択された電界効果トランジスタのセンサセルに開状態であるか、またはそのように動作され、他方、同じセルに割り当てられ得る選択要素の他のすべての要素は、閉状態で、位置（１、ｙ）．．．、（ｘ−１、ｙ）、（ｘ＋１、ｙ）、．．．、（Ｎ、ｙ）にあるか、またはそのように動作されることによって保証される。
【０１０８】
図１０は、上述の条件を満たす、第５の実施例によるセンサ配列１０００を示す。寄生抵抗Ｒ_{ｐｉｘ、ＣＬ}およびＲ_{ｐｉｘ、ＲＷ}は、センサセル１０２内に記入される。さらなる選択線１００１、１００２、１００３においても現れる寄生抵抗は図示されない。なぜなら、これらの選択線は、センサ配列１０００の動作中、測定エラーを引き起こさないからである。
【０１０９】
各センサセル１０２は、２つの活性要素、すなわち、実際のセンサトランジスタ１０１、および１つの選択トランジスタ１００４をそれぞれ有する。選択トランジスタ１００４の駆動は、ｙ方向に延びるさらなる選択接続１００１、１００２、１００３を介して行なわれる。
【０１１０】
選択されたセンサトランジスタ１２４のさらなる選択線１００２に、例えば、正の動作電圧Ｖ_ＤＤが印加され、列選択スイッチ１１６、１１８は、位置（ｘ、１）、．．．（ｘ、Ｍ）において、負の操作電圧と結合される。
【０１１１】
すべての他の制御線１００１、１００２、１００３に、低レベル（すなわち、負の操作電圧Ｖ_ｓｓ）が印加されるので、すべての選択トランジスタ１００４は、これらの位置において非導電状態である。
【０１１２】
注入電流Ｉ_ＩＮおよび電圧Ｖ_ＲＷの選択に関して、これらのパラメータは、選択されたセンサトランジスタ１２４が適切な動作点において、飽和領域または閾値下領域で動作されるので、ソースホロワ動作が可能であるといえる。
【０１１３】
各センサセル１０２のセンサトランジスタ１０１のドレイン電圧は、動作電圧Ｖ_ＲＷの値およびｙ方向に延びる線、すなわち選択されたセンサトランジスタ１２４の選択トランジスタ１００４と接続される列接続１０９、１１０、１１１上の電圧降下によってのみ決定されるのではなく、電流が流れる選択要素自体の上で降下する電圧によっても決定される。
【０１１４】
電圧Ｖ_ＲＷに関してもまた、正の操作電圧Ｖ_ＤＤが選択される。
【０１１５】
選択されない行接続１０５、１０７は、この実施例によっても、基本的に、各任意の電位と接続され得るか、またはセンサ配列９００によって提供される電位と接続され得る。図１０に示されるように、この電位において、対応する行選択スイッチ１１２、１１４は、開状態で保持される。
【０１１６】
あるいは、選択されない行接続１０５、１０７は、電位Ｖ_ＲＷに置かれ得る。この場合、選択トランジスタ１００４およびセンサ要素、すなわち、センサトランジスタ１０１は、位置（ｘ、１）、．．．（ｘ、ｙ−１）、（ｘ、ｙ＋１）、．．．（ｘ、Ｍ）において電流が流れず、選択されたセンサトランジスタ１２４の選択トランジスタ１００４を、操作電圧Ｖ_ＲＷと結合する列接続１０９、１１０、１１１に沿って電圧降下は最小化される。なぜなら、この列接続は、選択されたセンサトランジスタ１２４を通って流れる電流に加えて、同じ列の選択されないセンサトランジスタを通って流れるさらなる電流を取り入れる必要がないからである。
【０１１７】
あるいは、選択されないすべての行接続１０５、１０７は、バッファ回路を介して送達されるバッファリング測定信号Ｖ_{ｓｅｎｓｅ、ｂｕｆ}と結合され得る。
【０１１８】
この配列は、読み出されたセンサ位置またはアクセス時間の行変更の場合に利点を有し得る。なぜなら、新規に選択された行接続の電位は、新規に選択されたセンサによって決定される値に近く、従って、新しい電位が設定されるまで、少ない電荷が流れなければならないからである。
【０１１９】
特に、この関連において、この変形の場合、バッファ回路１２３は必ずしも必要というわけではないことに留意されたい。
【０１２０】
図１１は、図１０に示されたセンサ配列１０００の電気的等価回路を示す。
【０１２１】
図１１において、さらに、Ｒ_{ｐｉｘ、ＲＷ}およびＲ_{ｐｉｘ、ＣＬ}から生じる寄生抵抗全体の値は、センサセル１０２に関する電気的等価回路１１００における位置（ｘ、ｙ）に図示される。
【０１２２】
図１１からわかるように、選択されたセンサトランジスタ１２４は、ソースホロワとして再び動作され、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを用いて、改変されない測定結果が生じる。なぜなら、選択されたセンサトランジスタ１２４のソース１０４と接続された、測定信号取り出しに至るｘ方向に延びる行接続の部分は電流が流れないからである。
【０１２３】
図１０からわかるように、図１０において、電圧Ｖ_ＲＷは、選択トランジスタ１００３と接続されたすべての線、すなわち、さらなる選択接続ＲＷ_ｄ、１、．．．、ＲＷ_ｄ、Ｎに、並列に、しかしながら、センサ配列１０００の一方の側からのみ印加される。電圧Ｖ_ＲＷのこれらの両方の線への印加は、有利であり得る。なぜなら、この場合、ｙ方向に作用する寄生抵抗全体
【数３】

は、
図１１からの等価回路１１００において、
【数４】

に低減されるからである。
【０１２４】
式（７）による値は、選択されたセンサトランジスタ１２４の上部および下部に存在する配線部分の並列回路から生じる。
【０１２５】
図１０に示されるセンサ配列１０００の場合、図１、図６、図７、図８および図９に示されるセンサ配列と比較して、ｙ方向に延びる列接続が２倍提供される。これらの、場合によっては不利な配列を改善するため、および線におけるオーバーヘッドを、図１、図６、図７、図８および図９によるセンサ配列と比較して、ファクタ１．５だけ低減するために、図１２に示されるように、図１０からのセンサ配列１０００は改変され、これによって、第６の実施例によるセンサ配列１２００が生じる。
【０１２６】
図１２によるセンサ配列１２００の場合、ｘ方向に隣接する、それぞれ２つのセンサセル１０２は、ｙ方向に延びる選択線１２０１、１２０２を共有する。しかしながら、列接続１０９、１１０、１１１、１２０３は、依然として、列ごとに個別に実施される。さらに、図１２において、さらなる１つの列選択スイッチ１２０４が図示される。
【０１２７】
さらなる実施形態において、ｘ方向に隣接する２つより多いセンサセル１０２も、ｙ方向に延びる供給線を共有することが問題なく可能である。
【０１２８】
図１３は、本発明の第７の実施例によるセンサ配列１３００を示す。この配列において、センサセルの選択に関して、ｙ方向に延びるすべての線、すなわち、列接続１０９、１１０、１１１も、選択線１２０１、１２０２、１３０１も、さらなるスイッチ１３０２、１３０３、１３０４を用いて利用される。
【０１２９】
このようにして、追加的に必要とされる列接続からのオーバーヘッドは完全に回避され得る。選択トランジスタの、ドレインノードまたはゲートノードに通じるすべての列接続は、各行において、２つの隣接する選択トランジスタ１００３のドレインまたはゲートとそれぞれ結合される。
【０１３０】
ドレイン供給線も２つのゲート線または、各１つのドレイン供給線および１つのゲート線であり得る、センサ配列１３００の左端部および右端部における線のみが、行ごとに選択トランジスタ１００３の１つのドレインまたは１つのゲートとのみ結合される。
【０１３１】
このようにして、オーバーヘッドを表すファクタの正確な値は
【数５】

であり、これは、大きなＭの値に対して、１に近似する。
【０１３２】
位置ｙにおけるセンサセル１０２の選択は、対応する選択トランジスタ１００３と結合されたゲート選択線が高レベル、すなわち、正の操作電圧Ｖ_ＤＤに置かれ、他方、そこから左右の他のすべてのゲート線に、低レベル、すなわち、負の操作電圧Ｖ_ｓｓが印加されるので、これらの位置におけるすべての選択トランジスタは、非導電状態である。
【０１３３】
さらに、対応する選択トランジスタ１００３と結合されるドレイン選択線は、操作電圧Ｖ_ＤＤにセットされなければならず、さらなるドレイン選択線は、バッファリング増幅器の出力と短絡されるか、または接地電位と結合される。
【０１３４】
図１４は、第８の実施例によるセンサ配列１４００を示す。この配列において、選択要素としてのセンサセル１０２ごとに、それぞれ１つのダイオード１４０１が提供される。図１０および図１２において図示される、センサ配列１０００および１２００とは対照的に、このセンサ配列１４００は、図１、図６、図７、図８および図９によるセンサ配列と全く同じ数の供給線をｘ方向およびｙ方向に要求する。
【０１３５】
選択された列接続に、電圧Ｖ_ＲＷが再び印加される。選択されない列接続には、例えば、接地電位等の、十分に低い電圧が印加され得、この列のダイオード１４０１が逆バイアスに動作されるか、または、センサ配列１４００によって提供される、対応する列選択スイッチは、開状態で保持される、電位への接続は生成され得ない。
【０１３６】
この変形の原理は、選択されたセンサトランジスタ１２４の、選択された列接続と選択された行接続との間に、さらなる電流経路が生じ、この経路において、少なくとも１つのダイオード１４０１が障壁方向に存在しないことに基づく。
【０１３７】
ダイオード１４０１、従って、割り当てられたセンサトランジスタ１０１は、選択されない列、すなわち、選択されない列接続において電流が流れない。
【０１３８】
選択されない行接続またはその駆動の電位の選択に関して、図１０との関連で図示されるものに当てはまる。
【０１３９】
図１５は、図１４からのセンサ配列１４００の一部である電気的等価回路１５００を示す。
【０１４０】
同様に、ここでも、ｙ方向に延びる供給線の電位の両方向での供給が行なわれる。図１０からのセンサ配列１０００との関連ですでに述べられたように、これは同じ結果になる。
【０１４１】
図１４および図１５におけるセンサセル１０２のダイオード１４０１は、例えば、ｐｎ接合によって実現され得る。
【０１４２】
しかしながら、ダイオード回路１６０１におけるＭＯＳ電界効果トランジスタ、すなわち、ドレインとゲートとが互いに接続される、ＭＯＳ電界効果トランジスタも用いられ得る。
【０１４３】
この場合、図１４に示されるセンサ配列１４００の代わりに、図１６で示されるセンサ配列１６００、および図１５に示される電気的等価回路の代わりに、図１７に示される電気的等価回路１７００が生じる。
【０１４４】
本明細書中に、以下の開示が援用される：
［１］Ｗ．Ｊ．Ｐａｒａｋらによる「Ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ−ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ　ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃ　ｓｅｎｓｏｒ／ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ（ＦＡＰＳ）−ａ　ｎｅｗ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ｆｏｒ　ａ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ｓｐａｔｉａｌ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ，Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ　Ｂ」Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ、４９７〜５０４ページ、１９９９年。
【０１４５】
［２］Ｒ．Ｗｅｉｓ　および　Ｐ．Ｆｒｏｍｈｅｒｚらによる「Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｎ　ｎｅｕｒｏｎ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｂ、８７７ページ〜、１９９７年。
【０１４６】
［３］Ｗ．Ｂａｕｍａｎｎらによる「Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｓｅｎｓｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｌｉｖｉｎｇ　ｃｅｌｌｓ、Ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、７７ページ〜、１９９９年。
【０１４７】
［４］ＤＥ　３５　１３　６１７　Ｃ２
［５］ＤＥ　１９８　５６　２９５　Ａ１
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の第１の実施例によるセンサ配列である。
【図２】
図２は、生物学的材料を有する電界効果トランジスタの略設計図である。
【図３】
図３は、イオン感受性電界効果トランジスタの略設計図である。
【図４】
図４は、実施例の記載の範囲で用いられる、センサとして設計されたトランジスタの符号の概略設計図である。
【図５ａ】
図５ａは、バッファ回路を有しない、図１に示されたセンサ配列の電気的等価回路である。
【図５ｂ】
図５ｂは、バッファ回路を有する、図１に示されたセンサ配列の電気的等価回路である。
【図６】
図６は、本発明の第２の実施例によるセンサ配列である。
【図７】
図７は、本発明の第３の実施例によるセンサ配列である。
【図８】
図８は、個々の電界効果トランジスタ間の接続線における、追加的に考慮された寄生抵抗を有する、図４によるセンサ配列である。
【図９】
図９は、本発明の第４の実施例によるセンサ配列である。
【図１０】
図１０は、本発明の第５の実施例によるセンサ配列であり、電界効果トランジスタに選択要素が割り当てられる。
【図１１】
図１１は、図１０に示されたセンサ配列の電気的等価回路である。
【図１２】
図１２は、本発明の第６の実施例によるセンサ配列である。
【図１３】
図１３は、本発明の第７の実施例によるセンサ配列である。
【図１４】
図１４は、本発明の第８の実施例によるセンサ配列である。
【図１５】
図１５は、図１４に示されるセンサ配列の電気的等価回路である。
【図１６】
図１６は、本発明の第９の実施例によるセンサ配列である。
【図１７】
図１７は、図１６からのセンサ配列の電気的等価回路である。

Claims

互いに結合されたトランジスタを有するセンサ配列であって、
該トランジスタはセンサとして設計され、
状態が検出されるべきトランジスタを選択するために、選択手段が提供され、
該センサ配列は、選択されたトランジスタが、少なくとも、選択が行なわれた場合、ソースホロワとして動作可能であるように調整され、
該トランジスタの少なくとも一部がＭＯＳ電界効果トランジスタであり、該ＭＯＳ電界効果トランジスタは、生物学的材料を検出し得るように調整される、センサ配列。
前記トランジスタの少なくともいくつかは、イオン感受性電界効果トランジスタである、請求項１に記載のセンサ配列。
前記選択されたトランジスタは、少なくとも、選択が行なわれた場合、動作点において反転して動作可能である、請求項１または２に記載のセンサ配列。
前記選択されたトランジスタは、少なくとも、選択が行なわれた場合、動作点において、閾値下領域で動作可能である、請求項１〜３の１つに記載のセンサ配列。
前記選択手段は、前記選択されたトランジスタの状態を検出するために、前記センサ配列の動作電圧と同じ電圧が印加されるように調整される、請求項１〜４の１つに記載のセンサ配列。
前記トランジスタは、列および行で配列され、列接続および行接続を介して互いに結合される、請求項１〜５の１つに記載のセンサ配列。
前記電界効果トランジスタのソース端子と結合可能である電流源が提供される、請求項１〜６の１つに記載のセンサ配列。
前記電界効果トランジスタのドレイン端子と結合可能である電圧源が提供される、請求項１〜７の１つに記載のセンサ配列。
前記選択手段はスイッチを有し、該スイッチを用いてトランジスタが選択可能である、請求項１〜８の１つに記載のセンサ配列。
各トランジスタに、１つの選択要素が提供され、該選択要素を用いて、前記選択されたトランジスタが導電性で該選択手段と結合可能であり、該選択手段を用いて、電流の流れは、少なくとも、選択されないトランジスタの一部を遮断し得る、請求項１〜９の１つに記載のセンサ配列。
前記選択要素は、ダイオードまたはトランジスタである、請求項１０に記載のセンサ配列。
前記トランジスタと結合される、バッファ回路が提供され、該バッファ回路を用いて、検出された状態がそれぞれバッファリング可能であり、これによって、該バッファ回路の入力に存在する入力信号が、該バッファ回路の出力において低インピーダンスで提供される、請求項１〜１１の１つに記載のセンサ配列。
前記選択されないトランジスタの少なくとも一部が、１つ以上の所与の電位と結合される、請求項１〜１２の１つに記載のセンサ配列。
前記所与の電位の１つは、バッファ回路の出力において提供される信号である、請求項１２または１３に記載のセンサ配列。
互いに結合されるトランジスタを有する、センサ配列のトランジスタの状態を検出する方法であって、
該トランジスタはセンサとして用いられ、トランジスタの状態は、該トランジスタによって検出される、検出されるべき信号の１つに依存し、
該トランジスタの少なくとも一部は、ＭＯＳ電界効果トランジスタであり、該ＭＯＳ電界効果トランジスタは、生物学的材料を検出し得るように調整され、
１つのトランジスタが選択され、
該選択されたトランジスタの状態が検出され、
該選択されたトランジスタは、少なくとも、選択が行なわれた場合、ソースホロワとして動作される、方法。