[發明專利]一種多參數低功耗電流模離子敏場效應管陣列傳感器裝置

有效

• 申請號: 201210131972.5
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN103376284A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 吳其松;楊海鋼
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種多參數低功耗電流模離子敏場效應管陣列傳感器裝置，其特征在于，該裝置包括：n×n的離子敏場效應管ISFET傳感器陣列、用于選擇所述ISFET傳感器陣列中的ISFET的行列選擇開關、地址譯碼器、用于溫度和共模漂移補償的參考晶體管REFET、正相電流傳輸器CC2+、反相電流傳輸器CC2-、電流模模數轉換器ADC和電壓模數模轉換器DAC，其中，

所述ISFET傳感器陣列的所有ISFET的源極通過行選擇開關與電源VDD連接，漏極通過列選擇開關與反相電流傳輸器CC2-的X輸入端連接；

行和列選擇開關由地址譯碼器控制工作；

所述參考晶體管REFET的源端連接電源VDD，漏端連接所述正相電流傳輸器CC2+的電流輸入端X；

所述正相電流傳輸器CC2+的電壓輸入端Y同參考電壓源相連；

所述反相電流傳輸器CC2-的電壓輸入端Y同數模轉換器DAC的輸出端相連；

所述正相電流傳輸器CC2+的輸出端與所述反相電流傳輸器CC2-的輸出端以及模數轉換器ADC的輸入端連接，模數轉換器ADC將CC2-與CC2+的輸出求差后得到的模擬電流信號轉換為數字電壓信號輸出。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述ISFET傳感器陣列每行中所有的ISFET共享一個行選擇開關，每列中所有的ISFET共享一個列選擇開關。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述參考晶體管REFET為金屬氧化物半導體管MOSFET。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置通過地址譯碼器選擇所述ISFET傳感器陣列中指定的ISFET，或通過地址譯碼器對所有ISFET以逐行或逐列掃描的方式來獲取所有ISFET上的信號，但無論采用哪種方式，每次只有一個ISFET處于工作狀態，其它沒被選中的ISFET均未接入電路。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述ISFET傳感器陣列中所有的ISFET與REFET都采用P型MOS管。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所有的ISFET和REFET都相互完全匹配，且尺寸和參數都相同，不同的是，ISFET柵極覆蓋的是敏感膜，而REFET柵極覆蓋的是鈍化膜，這樣所述REFET的閾值電壓不受溶液中離子的影響，其電學特性只反映溫度和參比電極電壓波動的影響，從而減小溫度漂移和參比電極電壓波動對所述裝置的影響。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所有的ISFET和REFET均工作于線性區。

8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述REFET的漏極電壓通過CC2+固定在參考電壓，而ISFET的漏極電壓通過CC2-和數模轉換器DAC可靈活調節，以對ISFET的非理想特性進行補償。