JPH0374789B2 - - Google Patents
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- JPH0374789B2 JPH0374789B2 JP59049673A JP4967384A JPH0374789B2 JP H0374789 B2 JPH0374789 B2 JP H0374789B2 JP 59049673 A JP59049673 A JP 59049673A JP 4967384 A JP4967384 A JP 4967384A JP H0374789 B2 JPH0374789 B2 JP H0374789B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、MOS型或はMIS型等の電界効果ト
ランジスター（以下単にFETと略す）のゲート
絶縁膜上に外的要因によつて電気的特性の変化す
る感応体を形成し、該感応体で外的要因の変化を
FETのゲート作用変化として検出するための
FET型センサの駆動方法に関するものである。
ランジスター（以下単にFETと略す）のゲート
絶縁膜上に外的要因によつて電気的特性の変化す
る感応体を形成し、該感応体で外的要因の変化を
FETのゲート作用変化として検出するための
FET型センサの駆動方法に関するものである。
＜発明の背景＞
検出しようとする物理量との化学的或は物理的
相互作用によつて静電容量や電気伝導度或は静電
電位等の電気的変化を生ずる感応体とFET素子
とを組み合せて、検出しようとする物理量を
FET素子のゲート作用変化として把えるいわゆ
るFET型センサは、FET素子の有する高い入力
インピーダンスとその増幅作用を巧みに利用する
ことにより高出力でかつ小形のセンサとなるもの
であり、実用に適したセンサである。特に、
FET素子のゲート部の上に感応体を形成した構
造からなるFET型センサは、素子寸法も小さく
設定することができかつ同一基板上に極めて多く
の素子を形成することが可能であるため、実用上
も、コスト面でも好ましい形態を有する。
相互作用によつて静電容量や電気伝導度或は静電
電位等の電気的変化を生ずる感応体とFET素子
とを組み合せて、検出しようとする物理量を
FET素子のゲート作用変化として把えるいわゆ
るFET型センサは、FET素子の有する高い入力
インピーダンスとその増幅作用を巧みに利用する
ことにより高出力でかつ小形のセンサとなるもの
であり、実用に適したセンサである。特に、
FET素子のゲート部の上に感応体を形成した構
造からなるFET型センサは、素子寸法も小さく
設定することができかつ同一基板上に極めて多く
の素子を形成することが可能であるため、実用上
も、コスト面でも好ましい形態を有する。
しかしこのようなFET型センサを駆動するに
際しては、通常の単体FET素子以上にFET素子
の動作安定性ひいてはFET型センサとしての出
力の安定性や特性の再現性の確保に留意する必要
がある。即ち、目的とするセンサの種類によつ
て、感応体の材料は勿論作製方法も大きく異なる
ために、通常の単体FET素子の形体とは違つた
配慮が必要であり、FET素子の動作特性も感応
体材料及びその作製方法によつて大幅に変化す
る。特に、感応体材料によつては、多量の不純物
やイオンを含有していることあるいはFET素子
上に感応体を形成する公定において感応体とゲー
ト絶縁膜等の界面に不純物やイオンを混入する可
能性が通常の単体FET素子を形成する場合に比
べて極めて高いことが原因となつて、FET素子
の動作特性更にはFET型センサの出力特性が不
安定となり易い。更に、ガスセンサや湿度センサ
等のいわゆる雰囲気センサをFET型センサとし
て構成する場合には、外雰囲気に直接センサ素子
がさらされることから、外雰囲気からの不純物の
混入や拡散によつても、FET特性の変動や劣化
を招く。このように感応体材料中の不純物やイオ
ン或は作製工程中もしくは使用中に混入する不純
物やイオンがFET素子の動作特性やセンサ出力
に与える影響を抑制し、長期間安定した出力特性
を呈するFET型センサとすることは、ガスセン
サ、湿度センサ、イオンセンサ、バイオセンサま
たは赤外線センサ等々の各種センサのFET化に
おける共通課題である。特に、FET型のガスセ
ンサ、湿度センサ、イオンセンサ及びバイオセン
サにおいては、感応体と被検知体との直接的な相
互作用が必要であるためパツケージ等によつてセ
ンサ素子を覆うことができないだけに、上記問題
の解決は極めて重要である。上記問題の解決策の
１つとしてイオンや水分の拡散係数の小さい窒化
シリコン膜をゲート絶縁膜として使用したり
FET素子表面を窒化シリコン膜で被覆する等の
素子構造が開発されているが、長期間の安定性の
点で問題があり、必ずしも充分ではない。
際しては、通常の単体FET素子以上にFET素子
の動作安定性ひいてはFET型センサとしての出
力の安定性や特性の再現性の確保に留意する必要
がある。即ち、目的とするセンサの種類によつ
て、感応体の材料は勿論作製方法も大きく異なる
ために、通常の単体FET素子の形体とは違つた
配慮が必要であり、FET素子の動作特性も感応
体材料及びその作製方法によつて大幅に変化す
る。特に、感応体材料によつては、多量の不純物
やイオンを含有していることあるいはFET素子
上に感応体を形成する公定において感応体とゲー
ト絶縁膜等の界面に不純物やイオンを混入する可
能性が通常の単体FET素子を形成する場合に比
べて極めて高いことが原因となつて、FET素子
の動作特性更にはFET型センサの出力特性が不
安定となり易い。更に、ガスセンサや湿度センサ
等のいわゆる雰囲気センサをFET型センサとし
て構成する場合には、外雰囲気に直接センサ素子
がさらされることから、外雰囲気からの不純物の
混入や拡散によつても、FET特性の変動や劣化
を招く。このように感応体材料中の不純物やイオ
ン或は作製工程中もしくは使用中に混入する不純
物やイオンがFET素子の動作特性やセンサ出力
に与える影響を抑制し、長期間安定した出力特性
を呈するFET型センサとすることは、ガスセン
サ、湿度センサ、イオンセンサ、バイオセンサま
たは赤外線センサ等々の各種センサのFET化に
おける共通課題である。特に、FET型のガスセ
ンサ、湿度センサ、イオンセンサ及びバイオセン
サにおいては、感応体と被検知体との直接的な相
互作用が必要であるためパツケージ等によつてセ
ンサ素子を覆うことができないだけに、上記問題
の解決は極めて重要である。上記問題の解決策の
１つとしてイオンや水分の拡散係数の小さい窒化
シリコン膜をゲート絶縁膜として使用したり
FET素子表面を窒化シリコン膜で被覆する等の
素子構造が開発されているが、長期間の安定性の
点で問題があり、必ずしも充分ではない。
＜発明の目的＞
本発明は、以上のような背景に基づいてなされ
たものであり、感応体や感応体とFET素子との
界面に含有される不純物やイオンあるいは使用中
に素子外部から混入する不純物やイオンがFET
素子の動作や出力に与える影響を抑制して安定し
た出力特性を得ることのできるFET型センサの
駆動方法を提供することを目的とするものであ
る。
たものであり、感応体や感応体とFET素子との
界面に含有される不純物やイオンあるいは使用中
に素子外部から混入する不純物やイオンがFET
素子の動作や出力に与える影響を抑制して安定し
た出力特性を得ることのできるFET型センサの
駆動方法を提供することを目的とするものであ
る。
＜実施例＞
第１図は本発明の１実施例の説明に供する
FET型湿度センサの構造断面図である。第２図
は同センサの動作原理を説明するための等価回路
図である。
FET型湿度センサの構造断面図である。第２図
は同センサの動作原理を説明するための等価回路
図である。
本実施例におけるFET素子は、MOS型のｎ−
チヤンネルFETで、ｐ型のシリコン基板１表面
付近に燐を拡散することによつてｎ型のソース２
とドレイン３を並設して形成している。シリコン
基板１上にはソース２及びドレイン３でスルホー
ルを有する二酸化シリコン膜５が被覆されてい
る。ゲート絶縁膜は、ソース２とドレイン３を結
ぶシリコン基板１上に堆積された二酸化シリコン
膜（SiO2）５と窒化シリコン膜（Si3N4）７との
２重積層膜からなり、窒化シリコン膜７は更にソ
ース２及びドレイン３に片端が接触してシリコン
基板１及び二酸化シリコン膜５上に堆積された電
極用導体膜６の上面をも被覆し、FET素子の保
護膜としての機能も兼ねている。ゲート絶縁膜
５，７上には感湿体９と透湿性のゲート電極膜１
０が積層されるが、ここで感湿体９と窒化シリコ
ン膜７との界面には導電性膜から成るブロツキン
グ膜８を挿入した構造となつている。ブロツキン
グ膜８は感湿体９に対して後述するドリフト解除
用の電圧を印加する補助電極となるものである。
チヤンネルFETで、ｐ型のシリコン基板１表面
付近に燐を拡散することによつてｎ型のソース２
とドレイン３を並設して形成している。シリコン
基板１上にはソース２及びドレイン３でスルホー
ルを有する二酸化シリコン膜５が被覆されてい
る。ゲート絶縁膜は、ソース２とドレイン３を結
ぶシリコン基板１上に堆積された二酸化シリコン
膜（SiO2）５と窒化シリコン膜（Si3N4）７との
２重積層膜からなり、窒化シリコン膜７は更にソ
ース２及びドレイン３に片端が接触してシリコン
基板１及び二酸化シリコン膜５上に堆積された電
極用導体膜６の上面をも被覆し、FET素子の保
護膜としての機能も兼ねている。ゲート絶縁膜
５，７上には感湿体９と透湿性のゲート電極膜１
０が積層されるが、ここで感湿体９と窒化シリコ
ン膜７との界面には導電性膜から成るブロツキン
グ膜８を挿入した構造となつている。ブロツキン
グ膜８は感湿体９に対して後述するドリフト解除
用の電圧を印加する補助電極となるものである。
本実施例に用いる湿度センサは感湿体９を熱焼
成によつて結晶化したポリビニルアルコール膜又
はアセチルセルロース膜で形成したが有機若しく
は無機の固体電解質膜または酸化アルミニウム等
の金属酸化膜を用いてもよい。また透湿性ゲート
電極膜１０としては厚さ約100Åの金蒸着膜を、
またブロツキング膜８としては厚さ約2000Åの金
又はアルミニウム蒸着膜を用いた。但し、これら
の素子構成材料は必ずしも上述のものに限定され
るものではなく、その他の適当な材料に代替する
ことは当然に可能である。感湿体９以外にも感ガ
ス体、感イオン体、その他化学物質や熱・光等に
感応するものを使用できFET素子はMOS型以外
のMIS型等を使用することもできる。
成によつて結晶化したポリビニルアルコール膜又
はアセチルセルロース膜で形成したが有機若しく
は無機の固体電解質膜または酸化アルミニウム等
の金属酸化膜を用いてもよい。また透湿性ゲート
電極膜１０としては厚さ約100Åの金蒸着膜を、
またブロツキング膜８としては厚さ約2000Åの金
又はアルミニウム蒸着膜を用いた。但し、これら
の素子構成材料は必ずしも上述のものに限定され
るものではなく、その他の適当な材料に代替する
ことは当然に可能である。感湿体９以外にも感ガ
ス体、感イオン体、その他化学物質や熱・光等に
感応するものを使用できFET素子はMOS型以外
のMIS型等を使用することもできる。
次に第２図の等価回路図に従つて上記構成を有
するFET型湿度センサの動作原理と特徴を説明
する。等価回路図に於いて、容量CS及びCiは夫々
第１図に於ける感湿体９と２層ゲート絶縁膜５，
７の静電容量を示す。又、RLはドレイン電極６
と直列に結合したロード抵抗を示し、RBはブロ
ツキング膜８と直列に結合した抵抗を示す。ま
ず、FET型湿度センサの基本動作に関する説明
を容易にするために、ブロツキング膜８が無く感
湿体９が直接ゲート絶縁膜５，７に接して形成さ
れている場合、即ち等価回路図に於いて抵抗体
RBがない場合について述べる。
するFET型湿度センサの動作原理と特徴を説明
する。等価回路図に於いて、容量CS及びCiは夫々
第１図に於ける感湿体９と２層ゲート絶縁膜５，
７の静電容量を示す。又、RLはドレイン電極６
と直列に結合したロード抵抗を示し、RBはブロ
ツキング膜８と直列に結合した抵抗を示す。ま
ず、FET型湿度センサの基本動作に関する説明
を容易にするために、ブロツキング膜８が無く感
湿体９が直接ゲート絶縁膜５，７に接して形成さ
れている場合、即ち等価回路図に於いて抵抗体
RBがない場合について述べる。
透湿性のゲート電極膜１０に印加する電圧を
VAとし、FET素子の閾値電圧をVthとすると、
ドレイン電流IDは次式によつて与えられる。
VAとし、FET素子の閾値電圧をVthとすると、
ドレイン電流IDは次式によつて与えられる。
ID＝β／２（VA−Vth）2，β＝μoCW／Ｌ ……(1)
但し、(1)式においてμoはキヤリア移動度、Ｌ及
びＷは夫々FETのチヤンネル長及びチヤンネル
幅を示す。また、Ｃゲート絶縁膜の静電容量Ciと
感湿体９の静電容量CSを直列結合した場合の静電
容量であり、 Ｃ＝CSCi／CS＋Ci ……(2) と書き表わされる。従つて、感湿体９の静電容量
CSが外雰囲気中の湿度に応じて変化することによ
つて、ゲート電圧VA一定の条件下で、ドレイン
電流ID変化として湿度を検知することができる。
びＷは夫々FETのチヤンネル長及びチヤンネル
幅を示す。また、Ｃゲート絶縁膜の静電容量Ciと
感湿体９の静電容量CSを直列結合した場合の静電
容量であり、 Ｃ＝CSCi／CS＋Ci ……(2) と書き表わされる。従つて、感湿体９の静電容量
CSが外雰囲気中の湿度に応じて変化することによ
つて、ゲート電圧VA一定の条件下で、ドレイン
電流ID変化として湿度を検知することができる。
以上がFET型湿度センサの基本的な動作原理
である。しかしながら、上述の動作に於いては当
然のことながら感湿体９の両面に直流的な電位差
が存在するために、特に感湿体９中になんらかの
不純物イオンが存在している場合には、電界によ
つてこれら不純物イオンの移動、再配列並びに局
存化が生じる。その結果、FET素子のチヤンネ
ル部に素子特性面で顕著な影響を与え、閾値電圧
Vthの変動を引き起し、FET素子の動作特性ひい
ては湿度センサとしての出力信号の経時変化（ド
リフト）の大きな原因となる。感湿体９と透湿性
ゲート電極膜１０との界面及びゲート絶縁膜５，
７との界面に不純物イオンが存在する場合に於い
ても同様な現象が生じる。しかも、先に述べた様
に、外雰囲気からの不純物イオンの混入も避ける
ことが困難であり、従つて上記問題を解決するこ
とはFET型湿度センサに於いては極めて重要な
課題である。
である。しかしながら、上述の動作に於いては当
然のことながら感湿体９の両面に直流的な電位差
が存在するために、特に感湿体９中になんらかの
不純物イオンが存在している場合には、電界によ
つてこれら不純物イオンの移動、再配列並びに局
存化が生じる。その結果、FET素子のチヤンネ
ル部に素子特性面で顕著な影響を与え、閾値電圧
Vthの変動を引き起し、FET素子の動作特性ひい
ては湿度センサとしての出力信号の経時変化（ド
リフト）の大きな原因となる。感湿体９と透湿性
ゲート電極膜１０との界面及びゲート絶縁膜５，
７との界面に不純物イオンが存在する場合に於い
ても同様な現象が生じる。しかも、先に述べた様
に、外雰囲気からの不純物イオンの混入も避ける
ことが困難であり、従つて上記問題を解決するこ
とはFET型湿度センサに於いては極めて重要な
課題である。
上述した問題を基本的に解決し、長期間安定し
た出力特性を呈するFET型湿度センサとするた
めに、本実施例に用いるFET型湿度センサは第
１図に示した様に感湿体９とゲート絶縁膜５，７
との間に導電性ブロツキング膜８を介設しこのブ
ロツキング膜８を介してドリフトを解除するため
の制御電圧を印加するようにしたことを特徴とし
ている。そして第２図の等価回路図に示すように
ブロツキング膜８と感湿体９の表面に被着した透
湿性ゲート電極膜１０とを抵抗RBを介して結合
し、印加電圧VAを直流電圧VA（DC）とこれに重
畳する周波数の交流電圧VA（AC）とすること
によつて、FET素子の駆動を行なう。直流の印
加電圧VA（DC）がゲート絶縁膜の耐圧より充分
小さく、ゲート絶縁膜によるリーク電流がない場
合には、ブロツキング膜８にかかる実効的なゲー
ト電圧VGの直流成分VG（DC）はVA（DC）と等し
くなつて感湿耐９の両面に直流的な電位差は生じ
ない。このために先に述べた不純物イオンの移
動、再配列、局在化等の現象は抑止され更にブロ
ツキング膜８の存在によつてこれら不純物イオン
のゲート絶縁膜中への拡散が阻止される。しかし
この場合、常にVG（DC）はVA（DC）に等しいた
め、VA（DC）のみによつては湿度センサとして
動作しないことは勿論である。直流印加電圧VA
（DC）は、FET素子のID−VG特性において最適
バイアス電圧を与える機能を果すように設定し、
湿度センサとして駆動するため即ち感湿体の静電
容量CSの湿度による変化を検知するためには、交
流の印加電圧VA（AC）を必要とする。この場合
の交流電圧は次の如くである。
た出力特性を呈するFET型湿度センサとするた
めに、本実施例に用いるFET型湿度センサは第
１図に示した様に感湿体９とゲート絶縁膜５，７
との間に導電性ブロツキング膜８を介設しこのブ
ロツキング膜８を介してドリフトを解除するため
の制御電圧を印加するようにしたことを特徴とし
ている。そして第２図の等価回路図に示すように
ブロツキング膜８と感湿体９の表面に被着した透
湿性ゲート電極膜１０とを抵抗RBを介して結合
し、印加電圧VAを直流電圧VA（DC）とこれに重
畳する周波数の交流電圧VA（AC）とすること
によつて、FET素子の駆動を行なう。直流の印
加電圧VA（DC）がゲート絶縁膜の耐圧より充分
小さく、ゲート絶縁膜によるリーク電流がない場
合には、ブロツキング膜８にかかる実効的なゲー
ト電圧VGの直流成分VG（DC）はVA（DC）と等し
くなつて感湿耐９の両面に直流的な電位差は生じ
ない。このために先に述べた不純物イオンの移
動、再配列、局在化等の現象は抑止され更にブロ
ツキング膜８の存在によつてこれら不純物イオン
のゲート絶縁膜中への拡散が阻止される。しかし
この場合、常にVG（DC）はVA（DC）に等しいた
め、VA（DC）のみによつては湿度センサとして
動作しないことは勿論である。直流印加電圧VA
（DC）は、FET素子のID−VG特性において最適
バイアス電圧を与える機能を果すように設定し、
湿度センサとして駆動するため即ち感湿体の静電
容量CSの湿度による変化を検知するためには、交
流の印加電圧VA（AC）を必要とする。この場合
の交流電圧は次の如くである。
周波数における感湿体のインピーダンス；
（2πCS）-1に比べて充分大きな抵抗値を有する抵
抗RBをブロツキング膜８と透湿性ゲート電極膜
１０との間に結合した場合には、RBは無視する
ことができ、VGの交流成分VG（AC）は次式によ
つて与えられる。
（2πCS）-1に比べて充分大きな抵抗値を有する抵
抗RBをブロツキング膜８と透湿性ゲート電極膜
１０との間に結合した場合には、RBは無視する
ことができ、VGの交流成分VG（AC）は次式によ
つて与えられる。
VG（AC）＝CS／CS＋CiVA（AC） ……(3)
即ち、一定の振幅をもつたVA（AC）の印加条
件下に於いて、VG（AC）は、感湿体の静電容量
CSの値によつて変化するため、湿度センサとして
の出力信号をドレイン電流IDの交流振幅として取
り出すことができる。以上より、ゲート電極膜１
０にVA（AC）を印加した状態でソース２からド
レイン３に流れる電流の変調を電極用導体膜６で
検出信号として得る。
件下に於いて、VG（AC）は、感湿体の静電容量
CSの値によつて変化するため、湿度センサとして
の出力信号をドレイン電流IDの交流振幅として取
り出すことができる。以上より、ゲート電極膜１
０にVA（AC）を印加した状態でソース２からド
レイン３に流れる電流の変調を電極用導体膜６で
検出信号として得る。
第３図に上記実施例のFET型湿度センサの出
力対相対湿度特性を示す。尚、第３図は感湿体９
として熱焼成したアセチルセルロース膜を用い、
固定抵抗RB及びRLを夫々10MΩ、1KΩとし、VA
（DC）＝5V、VA（AC）＝100ｍVrms（10KHz）で駆
動した時の室温での出力対相対湿度特性の実測例
である。
力対相対湿度特性を示す。尚、第３図は感湿体９
として熱焼成したアセチルセルロース膜を用い、
固定抵抗RB及びRLを夫々10MΩ、1KΩとし、VA
（DC）＝5V、VA（AC）＝100ｍVrms（10KHz）で駆
動した時の室温での出力対相対湿度特性の実測例
である。
次に、上記実施例で用いたFET型湿度センサ
の出力安定性を示す実験例として室内放置した素
子の放置時間と相対湿度60％におけるセンサ出力
との関係を実測し第４図に示す。尚、第４図には
比較のためにブロツキング膜８を用いた場合(A)と
ブロツキング膜８を用いずに感湿体（アセチルセ
ルロース膜）９を直接ゲート絶縁膜７の上に形成
した場合(B)の夫々について放置時間対出力の関係
を示した。但し、両素子の駆動条件及び測定条件
は同一とし、夫々のセンサ出力は、初期値を基準
とした。第４図に見られる如く、ブロツキング膜
８を用いて駆動した場合の効果は極めて大きく、
センサ出力は長期間安定に保持されていることが
実証された。又FET素子の特性、例えばドレイ
ン電流（ID）対ドレイン電圧（VDS）特性やドレ
イン電流（ID）対ゲート電圧（VG）特性について
も、経時変化がなく特性の再現性も極めて優れて
いることが確認された。一方、ブロツキング膜８
を用いない場合、即ち第４図のＢの場合には
FET素子のID−VDS特性及びID−VG特性共に大き
な経時変化を生じ、特性の再現性も極めて悪いも
のであつた。しかも、VGのON−OFF或はVGの
極性をいつたん逆に印加するなどの操作を行うこ
とによつてもFETのID−VDS特性或はID−VG特性
は、初期特性と大幅に異なる現象が観測されるこ
とから、感湿体中或は感湿体とゲート絶縁膜界面
に存在する不純物イオンの電界による移動や再分
布（再配列）の効果がFET素子の特性に顕著な
影響を与えているものと解釈される。
の出力安定性を示す実験例として室内放置した素
子の放置時間と相対湿度60％におけるセンサ出力
との関係を実測し第４図に示す。尚、第４図には
比較のためにブロツキング膜８を用いた場合(A)と
ブロツキング膜８を用いずに感湿体（アセチルセ
ルロース膜）９を直接ゲート絶縁膜７の上に形成
した場合(B)の夫々について放置時間対出力の関係
を示した。但し、両素子の駆動条件及び測定条件
は同一とし、夫々のセンサ出力は、初期値を基準
とした。第４図に見られる如く、ブロツキング膜
８を用いて駆動した場合の効果は極めて大きく、
センサ出力は長期間安定に保持されていることが
実証された。又FET素子の特性、例えばドレイ
ン電流（ID）対ドレイン電圧（VDS）特性やドレ
イン電流（ID）対ゲート電圧（VG）特性について
も、経時変化がなく特性の再現性も極めて優れて
いることが確認された。一方、ブロツキング膜８
を用いない場合、即ち第４図のＢの場合には
FET素子のID−VDS特性及びID−VG特性共に大き
な経時変化を生じ、特性の再現性も極めて悪いも
のであつた。しかも、VGのON−OFF或はVGの
極性をいつたん逆に印加するなどの操作を行うこ
とによつてもFETのID−VDS特性或はID−VG特性
は、初期特性と大幅に異なる現象が観測されるこ
とから、感湿体中或は感湿体とゲート絶縁膜界面
に存在する不純物イオンの電界による移動や再分
布（再配列）の効果がFET素子の特性に顕著な
影響を与えているものと解釈される。
＜発明の効果＞
以上実施例にて詳説した如く、本発明は感応体
中或は感応体とFET素子との界面に存在する不
純物やイオン及び使用中に外雰囲気から混入する
不純物やイオンがFET素子並びにFET型センサ
としての出力特性に与える影響を顕著に抑制して
正確な検出特性を確立する効果を有するため、湿
度検知の場合のみならずガスやイオンの検知更に
は有機物検知を対象とするバイオセンサなどの各
種のFET型センサの動作特性及び出力特性の長
期安定性並びに特性再現性に多大な効果をもたら
すものである。
中或は感応体とFET素子との界面に存在する不
純物やイオン及び使用中に外雰囲気から混入する
不純物やイオンがFET素子並びにFET型センサ
としての出力特性に与える影響を顕著に抑制して
正確な検出特性を確立する効果を有するため、湿
度検知の場合のみならずガスやイオンの検知更に
は有機物検知を対象とするバイオセンサなどの各
種のFET型センサの動作特性及び出力特性の長
期安定性並びに特性再現性に多大な効果をもたら
すものである。
第１図及び第２図は夫々本発明の１実施例の説
明に供するFET型湿度センサの構造断面図と等
価回路図である。第３図は第１図に示す湿度セン
サの出力対相対湿度特性図、第４図は出力の経時
変化を示す特性図である。図中の曲線Ａは第１図
のFET型湿度センサについての実測値を示し、
曲線Ｂは比較のために、ブロツキング膜を用いな
い場合のFET型湿度センサの実測値を示す。 １……シリコン基板、２……ソース、３……ド
レイン、５……二酸化シリコン膜、７……窒化シ
リコン膜、８……ブロツキング膜、９……感湿
体、１０……ゲート電極膜。
明に供するFET型湿度センサの構造断面図と等
価回路図である。第３図は第１図に示す湿度セン
サの出力対相対湿度特性図、第４図は出力の経時
変化を示す特性図である。図中の曲線Ａは第１図
のFET型湿度センサについての実測値を示し、
曲線Ｂは比較のために、ブロツキング膜を用いな
い場合のFET型湿度センサの実測値を示す。 １……シリコン基板、２……ソース、３……ド
レイン、５……二酸化シリコン膜、７……窒化シ
リコン膜、８……ブロツキング膜、９……感湿
体、１０……ゲート電極膜。
Claims (1)
- １ 被検知体との物理的または化学的相互作用に
よつて電気的変化を生ずる感応体を電界効果型ト
ランジスタ（FET）素子のゲート絶縁膜とゲー
ト電極との間に配設して成り、上記感応体とゲー
ト絶縁膜との界面に導電性膜から成るブロツキン
グ膜を形成する補助電極を付設したFET型セン
サに於いて、上記補助電極を介して上記ゲート絶
縁膜と上記感応体に直流電圧と交流電圧を重畳し
て印加するとともに上記ゲート電極と上記補助電
極間に該交流電圧の周波数における上記感応体の
交流インピーダンスより充分大きな値を持つ抵抗
を介して上記補助電極に印加し、上記FET素子
のドレイン電流に生じる交流成分を検出信号とし
て得ることを特徴とするFET型センサの駆動方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59049673A JPS60194345A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | 電界効果型センサの駆動方法 |
| US06/697,640 US4698657A (en) | 1984-02-10 | 1985-02-04 | FET type sensor and a method for driving the same |
| GB08503061A GB2156150B (en) | 1984-02-10 | 1985-02-07 | Fet with an auxiliary electrode at a sensitive layer |
| DE19853504401 DE3504401A1 (de) | 1984-02-10 | 1985-02-08 | Feldeffekttransistortyp-sensor und verfahren zu dessen betrieb |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59049673A JPS60194345A (ja) | 1984-03-14 | 1984-03-14 | 電界効果型センサの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60194345A JPS60194345A (ja) | 1985-10-02 |
| JPH0374789B2 true JPH0374789B2 (ja) | 1991-11-28 |
Family
ID=12837689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59049673A Granted JPS60194345A (ja) | 1984-02-10 | 1984-03-14 | 電界効果型センサの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60194345A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004019638A1 (de) * | 2004-04-22 | 2005-11-17 | Siemens Ag | FET-basierter Sensor zur Detektion von insbesondere reduzierenden Gasen, Herstellungs- und Betriebsverfahren |
| WO2017081844A1 (ja) | 2015-11-12 | 2017-05-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光センサ |
| WO2017081847A1 (ja) | 2015-11-12 | 2017-05-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光検出装置 |
| EP3376543A4 (en) | 2015-11-12 | 2018-11-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photosensor |
-
1984
- 1984-03-14 JP JP59049673A patent/JPS60194345A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60194345A (ja) | 1985-10-02 |
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