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1 （四） ISFET的应用 ISFET可以用来测量离子敏电极所不能测量的生物体中的微小区域和微量离子。因此，它在生物医学领域中具有很强的生命力。此外，在环境保护、化工自控、矿山、地质、土壤、水文以及家庭生活等各个方面都有其作用。 （1）对生物体液中无机离子的检测。 （2）在环境保护中的应用。 （3）在其它方面的应用。 气体传感器应用 （1）家用可燃性气体报警 （2）矿灯瓦斯报警器 （3）酒精监测报警器 （4）烟雾报警器 酒精测试仪 呼气管 家庭用煤气报警器 家庭用液化气报警器 一氧化碳传感器 甲烷传感器 其他气体传感器 汽车尾气分析 实际施加于场效应管绝缘膜和半导体表面上的电压： 2、离子的浓度的测量 V’GS = VGS –φi –φref 参比电极电位φref + - 界面电位φi + - VGS 非饱和区： 如果V’GSVT，场效应管将因V’GS的作用而导通，IDS为： 饱和区： QSS为场效应管等效表面态和氧化层电荷； QD为场效应管耗尽区单位面积电荷； Cox为场效应管单位面积的栅电容； φF为场效应管P型衬底的体内费米能级。 其中，等效阈值电压为： 3、离子敏场效应管特性 线性度：VDS和IDS恒定下的VGS与αi的关系; 也可以是VGS恒定下的IDS或VOUT与离子活度αi之间的关系。 动态响应：离子活度变化时，输出随时间而变化的情况。 迟滞：离子活度不同向变化条件下，输出的重复程度。 ISFET以普通FET为基本，具有FET的优良特性，如转移特性、输出特性、击穿特性等。而作为离子敏器件，它还应满足敏感元件的一些基本特性要求。 选择系数：相同的电气与外界条件下，引起相同界面电位的待测离子活度φi与干扰离子的活度φj之间的比值，用Kij表示。 选择系数Kij越小，离子敏传感器的选择性越好。 ISFET上所用的离子敏感膜和用在ISE上的相同。不同的只是在测定溶液/膜的界面电位时采用的线路不同而已。膜及其产生电位的机理相同。 (三) ISFET的结构和分类 ISFET的封装结构对它的工作稳定性和可靠性等可产生重要的影响，因而有必要了解一下ISFET的结构设计，这主要包括： 探头式结构 探针式结构 导管复合式结构 背面引线ISFET结构 SOS型结构。 (1) 探头式结构 结构特点：有软线式和硬杆式两种，基本是将芯片粘在绝缘材料或敷铜板上，与电极引线连接好后，用硅橡胶或环氧树脂包封制造，此结构由于采用的是印刷电路制作工艺，比较易于实现并有利于集成化。 (2) 探针式结构 结构特点： 采用Si的各向异性腐蚀技术，将ISFET器件制成针状，将芯片装在探针前端，在敏感膜以外区域用无机钝化膜包封，这样可做成端部宽度只有30~50μm的ISFET； 另外用等离子蚀刻技术还可制成端部达10μm的ISFET。所以探针式结构的ISFET对微量试液如胃液、淋巴液、婴儿血样等的分析较为适用 。 (3) 导管复合式结构 结构特点：是将微型参比电极与ISFET芯片共同封装在一个导管中，使得测量可以一次性完成，特别适用于体内液的测量。 (4) 背面引线ISFET结构 结构特点：此工艺是为避免采用平面工艺设计中容易引起的封装困难、敏感膜容易被极化失效等缺点而设计的：将电极与敏感膜分别作在硅片两面，使器件的化学敏感部分和电测量部分隔离。此结构性能较好，发展潜力较大，但还不太成熟。 (5) SOS型结构 结构特点：是为了保证液体与晶体材料之间有良好的绝缘性而设计的，是以蓝宝石为基底并在其上生成场效应管FET，然后在它们的表面覆盖绝缘层的制作方法。此结构包封简单，性能稳定且较为可靠。 五、气体传感器 定义：气体传感器是将被测气体浓度转换为与其一定关系的电量输出的装置或器件。 用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。 医学测量常用的气体传感器有电化学气体传感器、半导体气体传感器及光导纤维气体传感器等。 目前实际使用最多的是半导体气体传感器。 （一）电化学气体传感器 检测原理：当气体处在电极和电解质组成的电池中时，气体与电解质反应或在电极表面发生氧化-还原反应，而在两电极间输出电压或电流。通过检测电压或电流即可得知待测气体的浓度。 一般分为气敏电极和气体扩散电极两大类。 气敏电极：测量一些溶解于溶液中的气体含量（如血液中的氧气、二氧化碳含量） 气体扩散电极：能直接测量混合气体中的可燃性或可氧化性气体。 特点:电化学气体传感器结构简单、选择性好、响应快，广泛应用与医疗、环境监测及工业生产等领域。 1. 气敏电极 （1）O2电极(Po2电极） 其电流大小与Po2呈线性关系 Clack电极 （2）CO2电极(Pco2电极） （二）半