Квазісинхронна термокомпенсація в іонометрії із застосуванням ІСПТ. Частина 1. Теорія та моделювання
Анотація
Наведено першу частину роботи, що складається з двох частин, в якій пропонується варіант реалізації активної термокомпенсації температурної складової похибки результатів вимірювання pX без ускладнення конструкції первинного вимірювального перетворювача. Описано структуру вимірювального перетворювача, який реалізує пропоновану концепцію, та представлено результати чисельного моделювання відповідної електричної схеми. Розглянуто можливість застосування як датчиків температури іонселективних польових транзисторів, які є первинними вимірювальними перетворювачами у складі іонометричного пристрою.
Посилання
Bergveld P. Thirty years of ISFETOLOGY. Sensors and Actuators B, 2003, vol. 88, iss. 1, pp. 1–20. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(02)00301-5
Sandifer J., Voycheck J. A review of biosensor and industrial applications of pH-ISFETs and an evaluation of honeywell’s “DuraFET”. Mikrochimica Acta, 1999, vol. 131, pp. 91–98. https://doi.org/10.1007/PL00021393
Jimenez-Jorquera C., Orozco J., Baldi A. ISFET Based Microsensors for environmental monitoring. Sensors, 2010, vol. 10, iss. 1, pp. 61–83. https://doi.org/10.3390/s100100061
Dzyadevych S., Soldatkin A., El’skaya A. et al. Enzyme biosensors based on ion-selective field-effect transistors. Analytica Chimica Acta, 2006, vol. 568, iss. 1-2, pp. 248–258. https://doi.org/10.1016/j.aca.2005.11.057
Lee C.-S., Kim S. K., Kim M. Ion-sensitive field-effect transistor for biological sensing. Sensors, 2009, vol. 9, iss. 9, pp. 7111–7131. https://doi.org/10.3390/s90907111
Palan B., Santos F. V., Courtois B., Husak M. Fundamental noise limits of ISFET-based microsystems. Proceedings of the 13th European Conference on Solid-State Transducers, Hague, Netherlands, 1999, pp. 169–172.
Chauvet F., Amari A., Martinez A. Stability of silicon nitride/silicon dioxide/silicon electrodes used in pH microelectronic sensors. Sensors and Actuators, 1984, vol. 6, iss. 4, pp. 255–267. https://doi.org/10.1016/0250-6874(84)85021-0
Pavluchenko A. S., Kukla A. L., Goltvianskyi Yu. V. et al. Investigation of stability of the pH-sensitive field-effect transistor characteristics. Sensor Letters, 2011, vol. 9, no. 6, pp 2392–2396. https://doi.org/10.1166/sl.2011.1797
Lozovoy S., Kukla A., Pavluchenko A. Investigation of metrological performance of the ISFET-based pH sensors. Sensors & Transducers, 2014, vol. 27, pp. 225–232.
Khanna V. K. Remedial and adaptive solutions of ISFET non-ideal behaviour. Sensor Review, 2013, vol. 33, no. 3, pp. 228–237.
Bagotskiy S. V. Osnovy elektrokhimii [Fundamentals of Electrochemistry]. Moscow, Khimiya, 1988, 400 p. (Rus)
Van Hal R. E. G., Eijkel J. C. T., Bergveld P. A novel description of ISFET sensitivity with the buffer capacity and double-layer capacitance as key parameters. Sensors and Actuators B, 1995, vol. 24–25, pp. 201–205. https://doi.org/10.1016/0925-4005(95)85043-0
Jung-Lung Chiang, Jung-Chuan Chou, Ying-Chung Chen. Study of the pH-ISFET and EnFET for biosensor applications. Journal of Medical and Biological Engineering, 2001, vol. 21, no. 3, pp. 135–146.
Manjakkal L., Szwagierczak D., Dahiya R. Metal oxides based electrochemical pH sensors: Current progress and future perspectives. Progress in Materials Science, 2020, vol. 109, 100635. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100635
Gaddour A., Dghais W., Hamdi B., Ben Ali M. Temperature compensation circuit for ISFET sensor. Journal of Low Power Electronics and Applications, 2020, vol. 10,iss. 1, 2. https://doi.org/10.3390/jlpea10010002
Muzamil Eltejani Mohammd Ali, Omer Abdel Razag Sharif. Temperature compensation in pH meter – A Survey. SUST Journal of Engineering and Computer Science, 2015, vol. 16, no. 2, pp. 6–14.
Pavluchenko A. S., Kukla A. L., Goltvyanskiy Yu. V. Application of ion-selective field-effect transistors for enzyme assay of toxic admixtures in aqueous solutions. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2010, no. 3, рр. 35–46. (Rus)
Chin Y.-L., Chou J.-C., Sun T.-P. et al. A novel pH sensitive ISFET with on chip temperature sensing using CMOS standard process. Sensors and Actuators B, 2001, vol. 76, pp. 582–593.
Chung W.-Y., Lin Y.-T., Pijanowska D. G. et al. New ISFET interface circuit design with temperature compensation. Microelectronics Journal, 2006, vol. 37, no. 10, pp. 1105–1114. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2006.05.001
Shalmany S. H., Merz M., Fekri A. et al. A 7 µW offset- and temperature-compensated pH-to-digital converter. Journal of Sensors, 2017, 6158689. https://doi.org/10.1155/2017/6158689
Morgenshtein A., Sudakov-Boreysha L., Dinnar U. et al. Wheatstone-Bridge readout interface for ISFET/REFET applications. Sensors and Actuators B, 2004, vol. 98, iss. 1, pp. 18–27. https://doi.org/10.1016/j.snb.2003.07.017
Chung W.-Y., Yang C.-H., Pijanowska D. G. et al. ISFET performance enhancement by using the improved circuit techniques. Sensors and Actuators B, 2006, vol. 113, iss. 1, pp. 555–562. https://doi.org/10.1016/j.snb.2005.06.018
Chen D. Y., Chan P. K. An intelligent ISFET sensory system with temperature and drift compensation for long-term monitoring. IEEE Sensors Journal, 2008, vol. 8, iss. 12, pp. 1948–1959. https://doi.org/10.1109/JSEN.2008.2006471
Gion H., Kubota K., Nakamura M., Yano M. Method and Device for Compensating Temperature-Dependent Characteristic Changes in Ion-Sensitive FET Transducer. Pat. EP0129852 (A2), 1985.
Rosado L. Electronica Física y Microelectrónica. Madrid (Espana), Paraninfo, 1987, 502 p.
http://www.spectrum-soft.com/ (Date of access: 10.03.2021)
Авторське право (c) 2021 Павлюченко О. С., Кукла О. Л.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
