高精度EGFET﹢pH传感器检测电路设计.docxVIP

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2025-02-17 发布于山东
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高精度EGFET﹢pH传感器检测电路设计.docx

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96传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2018年第37卷第11期

DOI：10.13873/J.1000—9787(2018)11—0096—03

高精度EGFETpH传感器检测电路设计耿亮1,惠泽基1,张孝冬1,韩宝如2,廖建军1

(1.海南大学热带农林学院，海南海口570228;2.重庆医科大学医学信息学院，重庆400016)

摘要：设计了一种利用延伸栅极型晶体管(EGFET)检测溶液pH值的电路，包括信号采集、信号转换与处理、放大电路设计、模数转换器(ADC)及软件设计部分。实测结果表明：设计的电路在溶液pH值4~10范围内输出电压的灵敏度为39.68mV/pH。与传统的pH玻璃电极相比，设计的传感器具有响应速度快、易于封装、对光和温度不敏感、稳定性好等特点。

关键词：延伸栅极型晶体管；pH传感器；检测电路

中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000—9787(2018)11—0096—03

DesignofdetectioncircuitofEGFET-basedpHsensorwithhighprecision

GENGLiang1,HUIZe-ji1,ZHANGXiao-dong1,HANBao-ru2,LIAOJian-jun1

(1.InstituteofTropicalAgricultureandForestry,HainanUniversity,Haikou570228,China;2.CollegeofMedicalInformatics,MedicalUniversityofChongqing,Chongqing400016,China)

Abstract:Adetectioncircuitofextended-gatefield-effect-transistors(EGFET)-basedpHsenorsisdesigned,includingsignalacquisition,signalconversionandprocessing,amplifiercircuitdesign,ADCconverter,andsoftwaredesign.Theexperimentalresultshowsthatthesensitivityofoutputvoltageofcircuitis39.68mV/pHrangingfrom

pH=4topH=10.ComparedwithconventionalpHglasselectrodes,EGFET-basedpHsensorshavethecharacteristicsoffastresponse,easyforencapsulation,insensitivetolightandtemperature,andgoodstability,andsoon.

Keywords:extended-gatefield-effect-transistors(EGFET);pHsensor;detectioncircuit

0引言

与传统的pH玻璃电极相比，延伸栅极型晶体管(extended-gatefield-effecttransistors,EGFET)pH传感器具有一些独特的优势：成本低、易于封装、对光和温度不敏感、栅极结构和形状更为灵活、稳定性好[2~6]。EGFETpH传感器结构上可以分为2个部分：采用商用的金属氧化物半导体场效应管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,MOSFET)（型号：CD4007UB)作为传感单元；采用半导体敏感膜作为氢离子敏感层。这种分离的器件结构有利于在EGFETpH传感器出现问题时，只更换敏感膜或MOSFET,而不用全部更换。

半导体敏感膜是影响EGFET