大部分生化過(guò)程中，離子起著極其重要的作用，離子敏光電開(kāi)關(guān)傳感器在生物、醫(yī)學(xué)中應(yīng)用較廣泛。醫(yī)學(xué)研究中需要測(cè)量體內(nèi)及細(xì)胞內(nèi)外離子的濃度，在常規(guī)生化檢測(cè)及細(xì)胞內(nèi)液檢測(cè)中也要求盡量減少液量。因此，對(duì)ISE提出了微型化的要求，離子選擇性微電極應(yīng)運(yùn)而生。
果然PH玻璃微電極選擇性好，但其內(nèi)阻高易受電磁干擾，且響應(yīng)時(shí)間較慢。因此人們轉(zhuǎn)向基于半導(dǎo)體的器件，研究了適于微型化的離子敏場(chǎng)效應(yīng)管，ISFET的結(jié)構(gòu)和一般場(chǎng)效應(yīng)管基本相同。
一般場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)，它是在P型硅襯底上擴(kuò)散兩個(gè)N區(qū)形成半導(dǎo)體基底，將兩個(gè)N區(qū)用電極引出，分別作為源極和漏極，分別以S和D表示。在源極和漏極區(qū)之間的表面生成SIO2絕緣層，再在源極和漏極之間的絕緣層上蒸鍍一層金屬電極，并用電極引出作為柵極，以G表示。
在源極和漏極之間施加電壓是不會(huì)引起源極和漏極導(dǎo)通的，不過(guò)，如果在柵極與源極之間施加電壓UGS，會(huì)導(dǎo)致柵極與源極之間的電荷移動(dòng)，并在柵極絕緣層下的P型半導(dǎo)體材料的表面大量積聚負(fù)電荷而形成成反型層。若UGS大于一定的壓UT，柵極絕緣層下面將形成強(qiáng)反型層，使P型襯底沿柵極絕緣層的柵極與源極之間開(kāi)成N型溝道，若在源極和漏極之間施加電壓，則帶電粒子將沿著該溝道流通，形成漏極和源極之間的溝道電流，又稱做漏電流，用IP表示。 |
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