JP2021105564A - イオンセンサ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)ゲート絶縁膜を被測定溶液に浸す。被測定溶液は参照電極にも接している。
(2)ISFETのソース−ドレイン間に一定の電圧を印加する。
(3)ドレイン電流が一定になるように、参照電極に対するソース電位を変化させる。
Vds=Vout (1)
Vbgs=Vout−Vbt (2)
Voutは、演算増幅器205の出力とセンサトランジスタ10のソースとの間の電圧(ソース電位を基準とする演算増幅器205の出力電位)である。
Id=f(Vbgs−(ctg/cbg)Vtgs,Vds) (3)
ctgはトップゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電量であり、cbgはボトムゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量である。上述のように、トップゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電量がボトムゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量大きい例においては、センサトランジスタ10の感度を上げることができる。
Vbgs−(Ctg/Cbg)Vtgs=一定 (4)
Claims (10)
- ボトムゲート及びトップゲートを含む電界効果トランジスタと、
参照電極と、
前記参照電極及び前記トップゲートが浸される被測定溶液のイオン濃度を測定する、駆動回路と、
を含み、
前記駆動回路は、
前記電界効果トランジスタのドレインに定電流を与える定電流源と、
前記ドレインの電位が入力されるボルテージフォロワと、
を含み、
前記参照電極に一定の基準電位を与え、
前記ボルテージフォロワの出力と前記ボトムゲートとの間に、一定電圧を印加し、
前記ボルテージフォロワの出力電位を出力する、
イオンセンサ装置。 - 請求項1に記載のイオンセンサ装置であって、
前記駆動回路は、前記電界効果トランジスタを飽和領域において動作させる、
イオンセンサ装置。 - 請求項1に記載のイオンセンサ装置であって、
前記トップゲートの絶縁膜の単位面積当たりの静電容量は、前記ボトムゲートの絶縁膜の単位面積当たりの静電容量より大きい、
イオンセンサ装置。 - 請求項1に記載のイオンセンサ装置であって、
前記被測定溶液における特定の物質と作用するプローブ膜が、前記トップゲートに装着されている、
イオンセンサ装置。 - 請求項1に記載のイオンセンサ装置であって、
複数の電界効果トランジスタを含み、
前記複数の電界効果トランジスタのそれぞれは、ボトムゲート及びトップゲートを含み、
前記複数の電界効果トランジスタは、前記トップゲートに装着された、前記被測定溶液内の異なる物質と相互作用する異なるプローブ膜を含み、
前記駆動回路は、前記複数の電界効果トランジスタそれぞれに対応する回路を含み、
前記対応する回路の各回路は、
対応する電界効果トランジスタのドレインに定電流を与える、対応定電流源と、
前記対応する電界効果トランジスタの前記ドレインの電位が入力される、対応ボルテージフォロワと、
を含み、
前記対応ボルテージフォロワの出力と前記対応する電界効果トランジスタの前記ボトムゲートとの間に、一定電圧を印加し、
前記対応ボルテージフォロワの出力電位を出力する、
イオンセンサ装置。 - 請求項1に記載のイオンセンサ装置であって、
前記電界効果トランジスタは、酸化物半導体薄膜トランジスタである、
イオンセンサ装置。 - 被測定溶液のイオン濃度を測定するため、ボトムゲート及びトップゲートを含む電界効果トランジスタと、参照電極と、を駆動する方法であって、
前記参照電極及び前記トップゲートが前記被測定溶液に浸された状態において、
前記電界効果トランジスタのドレインに定電流を与え、
前記ドレインの電位をボルテージフォロワに入力し、
前記参照電極に一定の基準電位を与え、
前記ボルテージフォロワの出力と前記ボトムゲートとの間に、一定電圧を印加し、
前記ボルテージフォロワの出力電位出力する、
方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記電界効果トランジスタを飽和領域において動作させる、
方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記トップゲートの絶縁膜の単位面積当たりの静電容量は、前記ボトムゲートの絶縁膜の単位面積当たりの静電容量より大きい、
方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記電界効果トランジスタは、複数の電界効果トランジスタの一つであり、
前記複数の電界効果トランジスタのトップゲートのそれぞれに、異なる物質と相互作用するプローブ膜が装着され、
前記方法は、
前記参照電極及び前記複数の電界効果トランジスタそれぞれの前記トップゲートが前記被測定溶液に浸された状態において、
前記複数の電界効果トランジスタそれぞれのドレインに定電流を与え、
前記複数の電界効果トランジスタのドレインの電位を、それぞれ、異なるボルテージフォロワに入力し、
前記異なるボルテージフォロワの出力と前記複数の電界効果トランジスタそれぞれのボトムゲートとの間に、一定電圧を印加し、
前記異なるボルテージフォロワのそれぞれの出力電位を出力する、
方法。
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