ISFET生物傳感器讀出電路的研究.pdf

1、生物電子學(xué)是生物學(xué)和電子信息科學(xué)相互交叉滲透的一門新興學(xué)科，是本世紀(jì)的一個研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，ISFET相關(guān)研究和發(fā)展非常迅速，已經(jīng)應(yīng)用到生物醫(yī)療，食品以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。
　　 本文首先介紹了生物傳感器的分類、發(fā)展以及重要意義，論述了ISFET‘生物傳感器的重要地位、發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用等。本文以離子敏場效應(yīng)管(ISFET)生物傳感器讀出電路的研究為核心，通過對ISFET敏感機(jī)理的分析，依據(jù)表面基模型與Gouy-chapman-s

2、tem和Helmholtz理論，對電解液一絕緣體一半導(dǎo)體(E-I-S)系統(tǒng)的界面勢和電勢分布進(jìn)行了計算分析，建立了：ISFET器件的行為級宏HSPICE模型，并對其進(jìn)行了仿真。在分析ISFET電學(xué)特性的基礎(chǔ)上提出了讀出電路；利用模型進(jìn)行了HSPICE仿真驗證。
　　 本文的工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 (1)通過分析MOSFET與ISFET兩者的異同，建立了ISFET器件與MOSFET器件及E-I界面之間的聯(lián)系，借

3、助MOSFET器件模型，建立了ISFET的行為級宏模型，并且使用HSPICE對此模型進(jìn)行了靜態(tài)仿真，獲得了ISFET器件的輸入輸出特性，此模型的建立為ISFET器件的讀出電路的研究做了重要的鋪墊。
　　 (2)本文通過對ISFET器件的輸入輸出特性的分析，研究了ISFET讀出電路的工作原理，提出了一種具有低電壓和低功耗特點(diǎn)的差分對新型ISFET生物傳感器的讀出電路。
　　 (3)使用所建立的ISFET器件模型，通過：HS