Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
10
Добавлен:
19.06.2020
Размер:
500.59 Кб
Скачать

How does a Ion-sensitive Field Effect Transistor work (accumulation)

φ

Ox

Charge

φ

C0

n-Si

DNA, Protein, etc.

Qbio = QMOS = C0φ

I =QMOSυ =Qbio µVD

L

The response is proportional to the total charge of the biomolecule

Alam, Principles of Nanobiosensors, 2013

6

ISFET in electrolyte ( accumulation)

φ

electrolyte

Metal

Ox

 

CDL C0

n-Si

Qbio =QL +QR

=CDLφ +C0φ

φ= QQbiobio (pH)

CDLDL (+saClt0) +C0

QMOS =C0 C QbiobioC

0 DLDL + 00

II =QMOSυ

Electrolyte reduces sensitivity

Alam, Principles of Nanobiosensors, 2013

7

Calculating CDL: screening in 1D

2ψ =

d dψ

= −

ρ

DL

 

 

 

 

 

κwε0

 

dx

dx

 

=zq (n+ n)

κwε0

=2zqI0 Nav sinh(zqψ kBT )

κwε0

≈ −

ψ

(if ψ ~ k T

)

L2

 

B L

 

 

D

 

 

ψ(x) =ψ0 ×exLD

ψ(0) =ψ0 , ψ() = 0

n= I0 Nave+zqψ kBTL

n+ = I0 Navezqψ kBTL

L2

κwε0kBTL

 

D

 

2z2 I0 Nav q2

 

 

Alam, Principles of Nanobiosensors, 2013

8

 

Centroid of DL charge & capacitance

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

xρDL (x)dx

= L

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

ρDL (x)dx

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

ρDL (x) = −

zq

(n+ n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

κwε

0

LD

 

 

 

zq

 

 

zq

 

 

 

≈ −

κ

 

k

×ψ

 

 

 

w

ε

0

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

B L

 

 

 

 

 

 

 

z2q2

 

 

 

x

CDL = kwε0

= kwε0

= −

 

 

 

 

×ψ(0)eLD

 

κwε0kBTL

 

 

x

LD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

Соседние файлы в папке Мікро- та наносенсори