KR20030075437A - 감이온 전계효과 트랜지스터-미터의 정전기로 인한 손상방지를 위한 감이온 전계효과 트랜지스터-프로브 제작 및측정기 본체의 회로 설계 기술 - Google Patents

Abstract

액체 내의 특정 이온의 농도를 측정하는데 사용되는 ISFET(감이온 전계효과 트랜지스터)-미터는 일반적으로 ISFET 센서가 장착된 ISFET-프로브와 센서 신호 처리 및 농도 표시를 위한 측정기 본체로 구분된다. 본 발명은 이러한 액체 내의 특정 이온의 농도를 측정하는데 사용되는 ISFET 센서의 정전기에 의한 손상을 막기 위한 ISFET-프로브 제작 및 측정기 본체의 회로 설계 기술에 관한 것이다.

Description

감이온 전계효과 트랜지스터-미터의 정전기로 인한 손상 방지를 위한 감이온 전계효과 트랜지스터-프로브 제작 및 측정기 본체의 회로 설계 기술{The ISFET-probe fabrication and measuring-system design technology for electrostatic discharge protection of the ISFET sensor}

액체 내의 특정 이온의 농도를 측정하는 센서는 크게 ISE(ion selective electrode)형과 ISFET(ion sensitive field effect transistor)형으로 나눌 수 있다. 종래에는 유리(glass)의 수하 되는 원리를 이용한 ISE형의 센서를 대부분 사용하였으나 이러한 ISE는 센서를 구성하는 재질이 유리로 되어있어 취급함에 있어 상당한 주의가 요구되고 반응속도가 느려 측정함에 여러 가지 불편함이 있었다. ISFET는 ISE의 단점을 보완한 새로운 형태의 첨단 반도체 센서로 점차 그 사용 범위가 넓어지고 있다. 본 발명은 이러한 ISFET를 사용한 ISFET 미터의 취급 및 사용에 있어서 ISFET의 정전기에 대한 취약함을 개선하기 위한 기술이라 할 수 있겠다.

액체 내의 특정 이온의 농도를 측정하는 ISFET 센서는 종래에 사용되던 ISE 센서에 비하여 뛰어난 장점이 있으나 정전기에 대단히 취약한 구조로 되어 있다. 일반적으로 정전기로 인한 ISFET 센서의 손상은 ISFET-프로브를 이동 및 취급할 때 대전된 정전기가 ISFET 센서의 감지막을 통해 방전되어 감지막이 손상되는 경우와측정중 액체 내에 담겨 있는 ISFET 센서의 감지막을 통해 공기중의 정전기가 방전되는 경우의 두 가지 경로를 통해 이루어진다. 도 1에서 사용자는 이동 및 취급 시에 프로브 손잡이(103)를 잡게 되며 이것을 잡을 경우 자연스럽게 링 모양의 도전성 금속띠(104)와 접촉하게 된다. 따라서 ISFET 센서쪽으로 발생되는 정전기는 도전성 샤프트(102) -> 링 모양의 도전성 금속띠(104) -> 인체의 경로를 통해 방전되므로 정전기에 의한 손상을 막을 수 있다. 또한 액체 내에 담겨있는 ISFET 센서의 감지막쪽으로 정전기가 발생될 경우 도전성 샤프트(102) -> 링 모양의 도전성 금속띠(104) -> 정전기의 유도를 위한 연결선(106) -> 다이오드 1(107) 또는 다이오드 2(108) -> VCC(109) 또는 VEE(110)의 경로를 통해 방전되므로 ISFET의 감지막을 보호 할 수 있다.

도 1은 액체 내의 특정 이온의 농도를 측정하는데 사용되는 ISFET 센서의 정전기에 의한 손상을 막기 위해 발명된 ISFET-프로브 및 측정기 본체 내부의 회로를 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : ISFET 센서

102 : 도전성 샤프트(shaft)

103 : 프로브 손잡이

104 : 링 모양의 도전성 금속띠

105 : 센서 신호 연결선

106 : 정전기의 유도를 위한 연결선

107 : 다이오드 1

108 : 다이오드 2

109 : VCC(측정기 본체의 가장 높은 전원)

110 : VEE(측정기 본체의 가장 낮은 전원)

도 1은 ISFET 센서의 정전기에 의한 손상을 막기 위해 발명된 ISFET-프로브 및 측정기 본체 내부의 회로를 나타낸 도면이다. ISFET-프로브는 ISFET 센서(101), 도전성 샤프트(102), 프로브 손잡이(103), 링 모양의 도전성 금속띠(104), 센서 신호 연결선(105) 및 정전기의 유도를 위한 연결선(106)으로 구성된다. 또한 측정기 본체에는 다이오드 1(107), 다이오드 2(108), VCC(109) 및 VEE(110)로 회로를 구성하여 정전기로 인한 ISFET 센서의 손상을 방지한다.

본 발명을 통하여 제작된 ISFET-미터는 이동 및 취급 시에 발생되는 정전기로 인한 ISFET 센서의 손상 및 측정중 발생되는 정전기를 효과적으로 방지할 수 있어 ISE에 비하여 여러 가지 장점을 가진 ISFET 센서를 보다 더 편리하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 ISFET-미터를 널리 보급하는데 상당한 효과가 있을 것으로 기대된다.

Claims (4)

1. ISFET-미터의 정전기로 인한 손상 방지를 위한 ISFET-프로브의 도전성 샤프트(102).
2. 제 1항의 도전성 샤프트(102)와 전기적으로 연결되며 ISFET-프로브에 위치하여 인체와의 접촉으로 정전기를 방지할 수 있는 링 모양의 도전성 금속띠(104).
3. 제 2항의 링 모양의 도전서 금속띠(104)와 ISFET-미터 측정기 본체를 전기적으로 연결하여 ISFET-프로브의 정전기를 측정기 본체로 유도하는 연결선(106).
4. ISFET-미터의 측정기 본체의 다이오드 1(107) 및 다이오드 2(108)를 이용하여 도 1과 같이 구성한 정전기 방지 회로.