Полевые транзисторы

Рис. 6.8. Схема ионоселективного полевого транзистора

ИОНОСЕЛЕКТИВНЫЕ ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ [c.218]

Если холинэстераза иммобилизована с помощью ковалентного связывания, то срок службы биосенсора возрастает Так, датчик, состоящий из рН-электрода с иммобилизованной на поверхности ацетилхолинэсте-разой (путем сшивки глутаровым альдегидом с альбумином), функционирует без изменения характеристик достаточно длительное время. С его помощью определяли паратион и севин на уровне 10 - 10моль/л Продолжигельность анализа 30 мин. Содержание паратиона и севина контролировали по относительному снижению отклика сенсора после внесения в ячейку аликвоты пробы. Заметим, что величина измеиения pH зависит не только от активности фермента, но и от буферной емкости раствора. Поскольку увеличение кислотности происходит лишь на мембране, а в объеме раствора pH остается практически постоянным, обычно применяют высокие (до 0,1 моль/л) концентрации субстрата и ячейки большого (100 мл и выше) объема. Кроме глутарового альдегида для иммобилизации холинэстеразы используют сополимеры акрил- и метакриламида, желатин. В последнем случае стеклянный шарик рН-электрода погружают в 5-10%-й раствор желатина, содержащий фермент, затем высушивают и обрабатывают водным раствором глутарового альдегида. Аналогичные мембраны используют и в датчиках на основе рН-чув-ствительных полевых транзисторов (911. [c.294]

С момента открытия полевых транзисторов постоянным объектом внимания исследователей стала повышенная чувствительность поверхности полупроводниковых материалов к внешним воздействиям. Оказалось, что это свойство можно использовать при создании новых типов датчиков для определения концентраций различных веществ, в том числе и ионов металлов. Представленная на рис. 6.8 схема позволяет понять, по крайней мере на качественном уровне, механизм функционирования ионоселективных полевых транзисторов (ИСПТ). Появление этого типа датчиков стало возможным благодаря достижениям в микроэлектронике. [c.218]

МЕМБРАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИОНСЕЛЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ И ИОНСЕЛЕКТИВНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ [c.72]

Потенциостат состоит из источника опорного напряжения на стабилитроне VD1, дифференциального усилителя на операционном усилителе DA1 и усилителя мощности на транзисторах VT2 и VT3. Рабочий ток стабилитрона задавался источником тока на полевом транзисторе VT2 и резисторе R3. С движков многооборотных потенциометров R1 и R5 типа СП5-1В задаваемая при проведении экспериментов величина потенциала через переключатель S1 поступала на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1. На инвертирующий его вход подавался сигнал с электрода сравнения. Усилитель мощности собран на установленной на радиаторы комплементарной паре составных транзисторов VT2 и VT3. Для устранения самовозбуждения включен конденсатор С1. Потенциал контролировался с помощью цифровых вольтметров типа В7-27 и В7-28, [c.107]

Существуют три основных вида полевых транзисторов, различающихся способом управления проводимостью канала. В транзисторах с управляемым р- -переходом (рис. 1.5, а) на слаболегированной полупроводниковой монокристаллической подложке исток, канал и сток образованы областью проводимости -типа. В средней части этой области между истоком и стоком создается область с противоположным типом проводимости и высокой концентрацией примеси (р -область). Под образовавшимся / - -переходом находится канал -типа. Для функционирования транзистора к затвору относительно истока прикладывается управляющее напряжение (рис. 1.4, в), смещающее р - -переход в обратном направлении (при канале -типа СЛ < 0). Напряжение сток-исток [/с, создающее ток через канал, должно обеспечивать обратное смещение всего р - -перехода ([/ > О для -канала). При этом обедненный носителями тока и выполняющий роль изоляционного слоя р" - -переход располагается в основном в области канала, поскольку толщина перехода с каждой стороны от границы раздела р - и -областей обратно пропорциональна концентрации в них примесей. В то же время толщина перехода, а значит, и проводимость канала, и ток через него зависят от величины С/,. Так происходит эффективное управление током стока с, протекающего через канал, с помощью малых изменений напряжения на затворе. Поскольку / - -переход остается закрытым, входное сопротивление между затвором и истоком полевого транзистора в отличие от биполярного, оказывается весьма большим (10 ... 10 Ом). [c.30]

Если вспомнить, что обычно операционный усилитель имеет выходное напряжение (12ч- ИВ) и выходной ток порядка 10 мА, то ясно, что этими параметрами будут ограничены возможности данного потенциостата. Более мощные потенциостаты требуют включения в выходную цепь специальных усилителей. Чаще всего это неинвертирующие усилители (ламповые или на полевых транзисторах) с небольшим [c.47]

Полевые транзисторы (как и биполярные) находят применение в различных аналоговых и цифровых схемах - как с дискретными элементами, так и в интегральных. В последних наиболее широко применяются МДП-транзисторы с индуцированным каналом. Высокое входное сопротивление таких транзисторов является ценным качеством при создании электронных средств для потенциометрических измерений. На основе МДП-транзисторов созданы рН-метрические, ионоселективные и биосенсоры, используемые в биологии и медицине, а также для контроля за содержанием загрязнителей в объектах окружающей среды. В таких сенсорах затвор транзистора выполняет роль индикаторного электрода. [c.34]

Существуют две категории электрометров электрометры прямого усиления постоянного тока и электрометры с преобразованием тока детектора в переменный, усилением по переменному току и обратным преобразованием в постоянный сигнал (модуляция—усиление—демодуляция), Последний вариант сложнее, но позволяет получить малый уровень шума и практически исключить дрейф при высокой чувствительности электрометра. Как правило, схема электрометра представляет сочетание электрометрической лампы или полевого транзистора на входе и полупроводникового усилителя. Современные электрометры, специально предназначенные для использования в газовых хроматографах, обладают чувствительностью до А на полную шкалу регистратора и [c.90]

Промышленность начала выпускать. полупроводниковые приборы нового вида — полевые транзисторы. Входное сопротивление такого транзистора с изолированным затвором до 10 Ом [12]. Их преимущество перед электронными лампами — малые габариты и низкое потребление энергии. Однако параметры полевых транзисторов зависят от температуры окружающей среды. Максимальное изменение тока насыщения у кремниевых полевых приборов составляет приблизительно [c.37]

Рис. 1.5. Структура и условные обозначения полевых транзисторов

Принцип работы полевых транзисторов с / -каналом аналогичен принципу действия транзисторов с -каналом, если поменять местами р- и -области, а также сменить полярность напряжений и направление токов. [c.33]

Выходные характеристики полевых транзисторов разных видов имеют однотипный характер (рис. 1.4, г). Как и в биполярных транзисторах при включении нагрузки в цепь полевого транзистора (рис. 1.4, в) нагрузочная прямая, описываемая зависимостью /с = ( - и наложенная на семейство выходных характери- [c.33]

Для обеспечения больших входных сопротивлений первый дифференциальный каскад часто вьшолняется по схеме с общим коллектором на биполярных транзисторах или же в нем используются полевые транзисторы. [c.37]

Тип преобразователя определяется особенностью реакции, протекающей на электроде. Невозможно найти универсальный преобразователь на все возможные вещества. В технологии электрохимических сенсоров используются преобразователи различных типов потенциометрические, амперометрические, кулонометрические, кондуктометрические, полупроводниковые на основе оксидов металлов, ионоселективные полевые транзисторы и др. Для повышения избирательности на входном устройстве сенсора (перед чувствительным слоем) могут размещаться мембраны, селективно пропускающие частицы определенного заряда или размера. [c.552]

Как было показано выше (см. раздел 1.2.2), полупроводниковой основой полевых транзисторов служит подложка из кристаллического кремния /7-типа, отделенная от металлического проводника (затвора) слоем тонкого ( 100 нм) диэлектрика (обычно БЮг). Эта конструкция усложнена двумя дополнительными кремниевыми элементами w-типа, называемыми истоком и стоком. Электрическая цепь создается за счет металлических контактов со стоком и истоком и позволяет измерять электропроводность поверхностного слоя кремниевой подложки. [c.218]

Если к металлическому проводнику приложить положительный потенциал, то положительно заряженные дырки в кремнии будут смещаться от границы раздела кремний/диэлектрик и на поверхности кремниевой подложки возникнет отрицательный заряд. Пока величина приложенного напряжения меньше порогового значения U , электрический ток не протекает от стока к истоку. Если же f/з больше порогового значения, то образуется поверхностный инверсионный слой, в котором кремний / -типа превращается в кремний и-типа. Теперь ток может течь от стока к истоку, Контроль за током стока /с является основой работы полевого транзистора. [c.218]

Твердотельные газовые сенсоры Полевые транзисторы Изменение тока Амперометрические сенсоры (кисло- [c.496]

Если приложить дополнительное напряжение 11з между затвором и подложкой, то в п-канале между п-областями кремния образуется электрическое поле, так что между стоком и истоком протекает ток /си- Величина тока определяется напряжением. Конечно, чтобы получить ток, необходимо минимальное напряжение. Благодаря высокому сопротивлению между затвором и подложкой входной ток пренебрежимо мал. Высокое сопротивление полевого транзистора делает его подходящим входным устройством для pH- и иономе-ров, а также для усиления сигнала в обычных вольтметрах. Влияние напряжения сток-исток существует из-за изменений электрических характеристик транзистора (рис. 7.7-5). [c.501]

Рис. 7.7-4. Сенсор, основанный на ион-селективном полевом транзисторе (ИСПТ).

Таблица 7.7-4. Химически селективные полевые транзисторы

Многоканальные сенсоры, или сенсорные наборы, могут быть получены путем соединения нескольких отдельных сенсоров. Например, пьезоэлектрические кварцевые кристаллы могут быть связаны в такую обойму и работать одновременно. Комбинации сенсоров, основанных на полевых транзисторах, состоят из единственной цепи, где индивидуальные сенсоры образованы различными покрытиями (рис. 7.7-15). Оптические сенсоры также могут работать в многоканальном режиме, если использовать спектральный диапазон, а не одну длину волны, например, с помощью спектрофотометра с диодной матрицей. Каналом здесь будет регистрируемая длина волны. [c.516]

БИД-36 — высокочувствительный измерит ельный усилитель на полевом транзисторе. Постоянный или медленно изменяющийся сигнал детектора преобразуется в переменный (.модуляция) с помощью бесконтактного средства (динамического конденсатора). Усиление ведется двумя ступеня.ми по переменному току и затем по постоянному току после обратио о преобразования в постоянный сигнал (демодуляции), что обеспечивает необходимую стабильность усилителя и малый дрейф — не более 300 мкВ/ч. Электрометр содержит схему подавления (компенсации) фонового тока на входе усилителя в пределах от минус 9 Ю" " А до плюс 9- А. Установка тока компенсации производится ручкой многооборотного потенциометра на передней панели блока, схема подавления фона включается и выключается клавишей Компенсация . Если [c.131]

Система имеет два независимых канала усиления и преобразования сигналов детекторов и может использоваться без усилителя БИД-56, получая сигнал непосредственно с детектора. Диапазон измерения по току от 10 до 6,5 10" А с двумя входными сопротивлениями 10 и 10 Ом и четырьмя диапазонами 1 10 10 10 . Электрометрический усилитель построен на полевых транзисторах для прямого усиления постоянного тока (без модуляции). Диапазон сигнала по напряжению от 10 до 1 В. Система имеет два аналоговых выхода сигналов с делителями от 1 до 256 (кратность 2 . Число каналов управления — 8, коммутируются токи до 0,5 А, напряжение до 30 В. В состав системы входит источник питания ионизационных детекторов с напряжениями на выходе -ЬЗОО и —300 В (со средней точкой). [c.144]

Применеиие. К.-один нз осн. полупроводниковых материалов в электронике. Приборы на его основе могут работать при т-рах до 200 °С. Его используют для изготовления интегральных схем, диодов, транзисторов, солнечных батарей, фотоприемников, детекторов частиц в ядерной физике и др., а также линз в приборах ИК техники. В металлургии К. применяют как восстановитель (для получения силико-марганца, силикоалюминия и др.), при произ-ве ферросилиция, для раскисления-удаления растворенного в расплавленных металлах кислорода. К.-компонент электротехн. н др. сталей, чугунов, бронз, силуминов. К. и его соед. используют для получения кремнийорг. производных и силицидов ряда металлов. а-81 Н применяют для изготовления солнечных батарей, полевых транзисторов и др. [c.509]

Еще большее входное сопротивление порядка. Ом (на постоянном токе и на низких частотах) имеют полевые транзисторы с изолированным затвором - с индуцированным или встроенным каналом (рис. 1.5, б и в). В таких полупроводниковых приборах, называемых МДП анзисторами, используется структура металл-диэлектрик-полупроводник, в которой металлическая контактная площадка затвора отделена от полупроводниковой пластины тонким слоем диэлектрика. Поскольку чаще всего в качестве полупроводникового материала применяется кремний, а диэлектриком является оксид кремния 8102, МДП-транзисторы называют еще МОП-транзисторами. [c.31]

Все сказанное о линейном (усилительном) и импульсном (ключевом) режимах работы биполярных транзисторов относится и к полевым транзисторам, за исключением того, что управление выходным током полевого транзистора осуществляется не входным током, а входным напряжением ввиду весьма большого входного сопротивления. Это обстоятельство (Сказывается весьма важным при последовательном включении транзисторных схем, когда выход предыдущей транзисторной цепи подключается к входу следующей. При использовании полевых транзисторов легко обеспечивается условие, при котором входное сопротивление следующего транзисторного каскада оказывается больше выходного сопротивления предыдущего каскада. Данное условие устраняет нежелательное обратное влияние последующего каскада на предыдущий. Заметим, что на высоких частотах входное сопротивление полевых транзисторов уменьшается из-за неравной нулю емкости Сз , проводимость которой шСзи растет с увеличением частоты. По этой причине на частотах в сотни МГц входные сопротивления полевого и биполярного транзисторов становятся соизмеримыми. [c.33]

Описанный полевой транзистор можно трансформировать в ИСПТ, заменив металлический затвор ионоселективной мембраной. В этом случае величина f/ будет зависеть не только от i/n и потенциала электрода сравнения, но и от потенциала на границе раздела раствор/мембрана, С помощью мембран, потенциал которых зависит от концентрации ионов в растворе, ИСПТ приобретают химическую селективность, В ИСПТ применяют те же мембраны, которые разработаны для ИСЭ и описаны выше. Из неорганических материалов наилучшими х актеристиками обладают АЬОз и ТагОз, обеспечивающие наклон зависимости 7, от pH, равный 52-58 мВ/рН при времени срабатывания не более нескольких секунд, В настоящее время ИСПТ для измерения pH коммерчески доступны. Разработаны ИСПТ на основе бромида серебра, селективные к бромид-ионам, алюмосиликатного и боросиликатного [c.218]

Из-за малости собираемого заряда важным является снижение шумов. Об охлаждении кристалла детектора и первого каскада предусилителя на полевом транзисторе упоминалось выше. Дополнительной мерой является использование импульсной оптической обратной связи (ИОС), как показано на рпс. 5.18. С помощью этого метода шумы, обычно связанные с резистивной обратной связью в предусилителях, исключаются за счет простого отказа от использования какой-либо обратной связи для отвода из детектора накопленного заряда. Такое состояние не может существовать неопределенно долго, поэтому, когда напряжение иа выходе предусилителя достигнет заданного значения, включается светодиод, вызывающий появление тока утечки п полево.м транзисторе, в результате чего он возвращается в начальное рабочее состояние. При включении цепи оптической обратной связи возникают значительные шумы, поэтому на этот промежуток главный усилитель необходимо запирать. В настоящее время предусилители с оптической импульсной обратной связью применяются большинством фирм-изготовителей, за исключением фирмы ОКТЕС, которая достигает того же эффекта с помощью так называемого метода динамического восстановления заряда , не требующего специального запирания усилителя, [c.215]

Эти типы электродов — гибриды ион-селективных электродов и полевых транзисторов из оксвдов металлов МИСПТ. В ИСПТ металлический затвор МИСПТ заменен или контактирует с твердой или жидкой ион-селективной мембраной. Откликом таких миниатюрных датчиков является сила тока (разд. 7.7). [c.399]

Возможна микроэлектронная интеграция сенсора и обработки сигнала, если потенциометрический сенсор основан на полевом транзисторе (ПТ). Такая микросхема может быть химически чувствительной (ХимПТ) или специфично ион-селективной (ИСПТ). Бергвельд разработал сенсоры на основе металлок-сидных ПТ (МОПТ). [c.500]

Рис. 7.7-3. Схематическое изображение металлоксидного полевого транзистора (МОПТ).

Выла сделана попытка объяснить эффект, связанный с белком на границе раздела [7.8-42], и показать, как можно использовать оксадную поверхность полевого транзистора (ПТ) для наблюдения за динамическим откликом белков. На амфотерной поверхности неорганического оксида гидроксильнью группы находятся в равновесии (схема 7.8-12), н, таким образом, на поверхностный потенциал Ф будет влиять значение pH в объеме ([Нь ]) в зависимости от буферной емкости поверхности. Поверхности, имеющие большие количества групп OHj и 0 , поддерживают значение [Н+] (Н в растворе вблизи от поверхности) постоянным в широком интервале pH, при зтом Ф должен иметь нернстовский отклик на [Hj]. [c.544]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология