基于标准CMOS工艺的pH值传感器

基于传统离子敏感器件的敏感模型,建立了与CMOS工艺兼容的以钝化层氮化硅作为敏感膜的MFGFET(multi-floating gate FET)多层浮栅晶体管结构阈值电压模型.采用上华0.6μm CMOS标准工艺,设计了一种与CMOS工艺兼容的pH值传感器.片上控制电路使MFGFET器件源漏电压和源漏电流恒定,器件工作在一个稳定的状态.采用离子敏MFGFET和参考MFGFET差分拓扑结构,减少了测量电路的固定模式噪声.器件溶液实测pH值在1～13范围内,器件的平均灵敏度为35.8mV/pH.     

阵列式CMOS细胞电信号传感芯片

介绍了一种采用0.6μm标准CMOS工艺实现的阵列式细胞电生理信号传感芯片。该芯片集成了6×6单元有源传感阵列、模拟多路选择器、输出缓冲器、参考源和数字控制电路,实现了传感电路和后端信号处理电路的单片化集成。传感单元面积为60μm×60μm,包含15μm×15μm的传感电极和有源预处理电路,线性放大幅值范围100μV～25mV的微小信号,电压增益为40dB。同时单元电路采用相关二次采样工作模式,采样信号可经后续差分电路除去固定模式噪声,提高传感器的精度。在标准CMOS工艺基础上,应用lift-off工艺对电极进行后续加工,提高其生物测量适应性。并通过封装技术的改进,使芯片适合在电解液环境下工作。在溶液中的模拟生物电学测试验证了芯片的功能。     

基于协同机制的多元化课堂教学模式探索

针对当前课堂教学以教师为主导的灌输式教学模式的弊端,本文提出基于师生协同机制的多元化课堂教学模式。此模式将课程教学分为基础知识讲授、知识体系构建和拓展、理论知识应用和创新三个阶段,各个阶段采用不同课堂教学方法,并在课堂教学过程中关注学生的平时学习过程。以信息类专业基础课程"模拟电子技术"为样本,我们对此多元化教学模式进行了实践,教学效果良好。     

CMOS门电路输入极限参数与电源电压的关系

CMOS门电路是数字电路课程中的重要内容，CMOS门电路的极限参数是教学的难点和重点，课堂教学中有定性分析，无具体理论探究，导致学生阅读数据手册时无法理解输入极限参数与电源电压的关系。本文采用公式法和逐段线性近似法分析了CMOS门电路的电压传输特性曲线，并基于Cadence平台进行了仿真验证。本文对CMOS门电路极限参数的教学有一定的指导作用。     

用于生物荧光检测的高灵敏CMOS双结深光电传感器设计

基于标准CMOS工艺,可实现单结深光电二极管传感器(p+/n-well、n-well/p-sub和n+/p-sub)和双结深光电二极管传感器(p+/n-well/p-sub)。建立了双结深光电二极管传感器的光电响应数学模型,仿真了四种结构的光敏响应。采用上华0.5μm CMOS工艺实现了p+/nwell和p+/n-well/p-sub两种结构,传感面积为100μm×100μm。p+/n-well型结构在400nm波长,60lux光强下光电流为1.55nA,暗电流为13pA,p+/n-well/p-sub型结构在同等条件下光电流为2.15nA,暗电流为11pA。测试表明,设计的双结深光电传感器具有更高的灵敏度,可用于微弱的生物荧光信号检测。     

基于标准CMOS工艺的pH值传感器

基于传统离子敏感器件的敏感模型,建立了与CMOS工艺兼容的以钝化层氮化硅作为敏感膜的MFGFET(multi-floating gate FET)多层浮栅晶体管结构阈值电压模型.采用上华0.6μm CMOS标准工艺,设计了一种与CMOS工艺兼容的pH值传感器.片上控制电路使MFGFET器件源漏电压和源漏电流恒定,器件工作在一个稳定的状态.采用离子敏MFGFET和参考MFGFET差分拓扑结构,减少了测量电路的固定模式噪声.器件溶液实测pH值在1～13范围内,器件的平均灵敏度为35.8mV/pH.     

基于CMOS传感芯片的荧光检测系统研究进展

回顾了荧光检测系统的发展历史,详细阐述了与半导体CMOS技术结合后荧光检测系统微型化的发展过程,包括基于CMOS荧光传感芯片的直接式和间接式荧光检测系统。最后,提出了一种新型的微型化单片集成CMOS荧光传感芯片,为荧光检测系统的设计和应用提供了新思路。     

基于标准CMOS工艺的新型pH值传感器

基于0.6μmCMOS工艺设计了一种新型的pH值传感器。多晶硅和双层金属电极形成复合的悬浮栅结构,Si3N4钝化层作为敏感层。传感单元为W/L=500μm/20μm的PMOS管,其阈值电压随溶液pH值线性变化,并通过恒定PMOS管源漏电压和源漏电流控制电路转换成PMOS管源电压线性输出。PMOS管源电压线性输出范围达到4.6V,很好满足在不同pH值溶液中测试的要求。采用波长396nm紫外灯管照射来消除浮栅上电荷,增大阈值电压并有效调整溶液栅电压线性区工作范围。紫外照射后溶液栅电压可偏置在0V,减少溶液中噪声影响。CMOSpH值传感器的平均灵敏度为35.8mV/pH。     

CMOS荧光波长检测芯片的设计与仿真

双结深光电二极管包括一深一浅两个光电二极管,深、浅pn结光电二极管的光电流比值I2/I1随入射光波长单调增加.文章基于0.5μm CMOS工艺对双结深光电二极管深、浅结光电流进行了数学建模和Matlab仿真.设计了片上信号处理电路,将双结深光电二极管深、浅结光电流比值转换成电压输出.仿真结果表明,信号处理电路的输出与ln(I2/I1)具有良好的线性关系.单片集成的CMOS波长检测芯片可用于未知荧光的波长检测和特异性分析.     

多层浮栅FET pH传感单元阈值电压敏感模型分析和讨论

Research into new pH sensors fabricated by the standard CMOS process is currently a hot topic. The new pH sensing multi-floating gate field effect transistor is found to have a very large threshold voltage, which is different from the normal ion-sensitive field effect transistor. After analyzing all the interface layers of the structure, a new sensitive model based on the Gauss theorem and the charge neutrality principle is created in this paper. According to the model, the charge trapped on the multi-floating gate during the process and the thickness of the sensitive layer are the main causes of the large threshold voltage. From this model, it is also found that removing the charge on the multi-floating gate is an effective way to decrease the threshold voltage. The test results for three different standard pH buffer solutions show the correctness of the model and point the way to solve the large threshold problem.