生物醫(yī)學(xué)傳感化學(xué)傳感器學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1生物醫(yī)學(xué)傳感化學(xué)生物醫(yī)學(xué)傳感化學(xué)(huxu)傳感器傳感器第一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:252第1頁(yè)/共70頁(yè)第二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:253甘汞(n n)電極氣敏傳感器濕敏傳感器pH玻璃(b l)電極第2頁(yè)/共70頁(yè)第三頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:254 第3頁(yè)/共70頁(yè)第四頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:255第4頁(yè)/共70頁(yè)第五頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:256第5頁(yè)/共70頁(yè)第六頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:257電能化學(xué)能第6頁(yè)/共70頁(yè)第七頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:258aca 第7頁(yè)/共70頁(yè)第八頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2692iii12Ic z第8頁(yè)/共70頁(yè)第九頁(yè)，共70頁(yè)。1

2、8:55:2610第9頁(yè)/共70頁(yè)第十頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2611M活潑: 溶解 沉積-+-M不活潑: 沉積 溶解+- ne)aq(M M(s)n溶解沉淀第10頁(yè)/共70頁(yè)第十一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2612已知電池(dinch)在使用過(guò)程中，電池(dinch)的電動(dòng)勢(shì)會(huì)降低，這是因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中電解液中離子濃度發(fā)生了變化。第11頁(yè)/共70頁(yè)第十二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2613CuZnln22 nFRTEE第12頁(yè)/共70頁(yè)第十三頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2614baedBAEDlnnFRTEEbaedBAEDlg05920n.EE第13頁(yè)/共70頁(yè)第十四頁(yè)，共70頁(yè)。18:55

3、:2615第14頁(yè)/共70頁(yè)第十五頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2716 E池 正負(fù) 陰陽(yáng) 界面 界面 c1 鹽橋 c2 界面 電池(dinch)符號(hào)：第15頁(yè)/共70頁(yè)第十六頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2717第16頁(yè)/共70頁(yè)第十七頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2718第17頁(yè)/共70頁(yè)第十八頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2719第18頁(yè)/共70頁(yè)第十九頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2720第19頁(yè)/共70頁(yè)第二十頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2721第20頁(yè)/共70頁(yè)第二十一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2722ISE第21頁(yè)/共70頁(yè)第二十二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2723第22頁(yè)/共70頁(yè)第二十三頁(yè)，共70

4、頁(yè)。18:55:2824n 在P型硅襯底上擴(kuò)散(kusn)兩個(gè)n+區(qū)第23頁(yè)/共70頁(yè)第二十四頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:28252、場(chǎng)效應(yīng)管工作(gngzu)原理VDSVGSIDGDS第24頁(yè)/共70頁(yè)第二十五頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2826n 當(dāng)VGSVTH時(shí)，形成(xngchng)強(qiáng)反型層，在S-D之間形成(xngchng)n型溝道。VDSVGSIDGDS2、場(chǎng)效應(yīng)管工作(gngzu)原理第25頁(yè)/共70頁(yè)第二十六頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2827n若S和D之間施加(shji)電壓，帶電粒子將沿著該溝道流通，形成漏源極之間的溝道電流，又稱作漏電流（ID）。VDSVGSIDGDS2、場(chǎng)效應(yīng)

5、管工作(gngzu)原理第26頁(yè)/共70頁(yè)第二十七頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:28281()2DGSTDSDSIVVVV21()2DGSTIVVnoxWCLu 當(dāng)VDS （VGS VT）時(shí)（場(chǎng)效應(yīng)管工作(gngzu)在飽和區(qū)）： 場(chǎng)效應(yīng)管漏電流ID 的大小與閾值電壓VT 有關(guān)，特別是在VDS、VGS恒定的情況下，VT的變化將引起漏電流ID的變化。 其中， W、L、n 、Cox分別為溝道寬度、長(zhǎng)度、溝道中電子的有效遷移率。第27頁(yè)/共70頁(yè)第二十八頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2829第28頁(yè)/共70頁(yè)第二十九頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2830參比電極被測(cè)溶液(rngy)離子敏感膜n 在待測(cè)溶液和敏感

6、膜的交界處將產(chǎn)生界面電位i，根據(jù)能斯特方程，界面電位的大小和離子(lz)的活度有關(guān).第29頁(yè)/共70頁(yè)第三十頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2931VGS = VGS i ref參比電極電位ref+-界面電位i+-VGS第30頁(yè)/共70頁(yè)第三十一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2932u 非飽和區(qū)：2)(2)(2/2/DSDSTGSOxDSDSTGSOxDSVVVVLWCVVVVLWCI2/2*)()(TGSoxTGSoxDSVVLWCVVLWCI/0ln()(2)ijnnssDTirefTiijjrefFjioxQQRTVUKn FCu 如果(rgu)VGSVT，場(chǎng)效應(yīng)管將因VGS的作用而導(dǎo)通，IDS為

7、：u 飽和(boh)區(qū)：第31頁(yè)/共70頁(yè)第三十二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2933n 線性度：VDS和IDS恒定(hngdng)下的VGS與i的關(guān)系; 也可以是VGS恒定(hngdng)下的IDS或VOUT與離子活度i之間的關(guān)系。第32頁(yè)/共70頁(yè)第三十三頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2934n 動(dòng)態(tài)響應(yīng)：離子(lz)活度變化時(shí)，輸出隨時(shí)間而變化的情況。第33頁(yè)/共70頁(yè)第三十四頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2935n 遲滯：離子活度不同(b tn)向變化條件下，輸出的重復(fù)程度。第34頁(yè)/共70頁(yè)第三十五頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2936 ISFET以普通FET為基本，具有FET的優(yōu)良特性(txng

8、)，如轉(zhuǎn)移特性(txng)、輸出特性(txng)、擊穿特性(txng)等。而作為離子敏器件，它還應(yīng)滿足敏感元件的一些基本特性(txng)要求。n 選擇系數(shù)：相同的電氣與外界條件下，引起相同界面(jimin)電位的待測(cè)離子活度i與干擾離子的活度j之間的比值，用Kij表示。n 選擇系數(shù)Kij越小，離子敏傳感器的選擇性越好。 ISFET上所用的離子(lz)敏感膜和用在ISE上的相同。不同的只是在測(cè)定溶液/膜的界面電位時(shí)采用的線路不同而已。膜及其產(chǎn)生電位的機(jī)理相同。第35頁(yè)/共70頁(yè)第三十六頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2937第36頁(yè)/共70頁(yè)第三十七頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2938第37頁(yè)/共70頁(yè)

9、第三十八頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2939第38頁(yè)/共70頁(yè)第三十九頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:2940第39頁(yè)/共70頁(yè)第四十頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3041第40頁(yè)/共70頁(yè)第四十一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3042第41頁(yè)/共70頁(yè)第四十二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3043第42頁(yè)/共70頁(yè)第四十三頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3044 定義：氣體傳感器是將被測(cè)氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其一定關(guān)系的電量輸出的裝置或器件(qjin)。 用來(lái)檢測(cè)氣體類別、濃度和成分的傳感器。 醫(yī)學(xué)測(cè)量常用的氣體傳感器有電化學(xué)氣體傳感器、半導(dǎo)體氣體傳感器及光導(dǎo)纖維氣體傳感器等。 目前實(shí)際使用最多的是半導(dǎo)體氣體傳感器。 第4

10、3頁(yè)/共70頁(yè)第四十四頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3045第44頁(yè)/共70頁(yè)第四十五頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3046OHeOHO44222第45頁(yè)/共70頁(yè)第四十六頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3047第46頁(yè)/共70頁(yè)第四十七頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3048Clack電極(dinj)第47頁(yè)/共70頁(yè)第四十八頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:304923COPHHCOK2COkPH第48頁(yè)/共70頁(yè)第四十九頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3050 當(dāng)被測(cè)氣體在半導(dǎo)體表面吸附后，將產(chǎn)生電子遷移而引起其電學(xué)特性(例如電導(dǎo)率)發(fā)生變化。 根據(jù)半導(dǎo)體變化的物理性質(zhì)，可分為(fn wi)電阻型和非電阻型兩種。 特點(diǎn)：

11、靈敏度很高，可達(dá)10-510-3，也可檢測(cè)1/10爆炸下限的可燃性氣體(qt)。成本低、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) 不足：還存在離散性大、穩(wěn)定性及選擇性差等問(wèn)題。第49頁(yè)/共70頁(yè)第五十頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3051（1）電阻(dinz)型氣敏傳感原理晶間電阻(dinz)*受吸附(xf)氣體濃度影響 *不受吸附(xf)氣體的影響表面電阻*體電阻*nnsbiRRRRR 10iiRR第50頁(yè)/共70頁(yè)第五十一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3052第51頁(yè)/共70頁(yè)第五十二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3053第52頁(yè)/共70頁(yè)第五十三頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3054第53頁(yè)/共70頁(yè)第五十四頁(yè)，共70頁(yè)

12、。18:55:3155燒結(jié)(shoji)型薄膜型厚膜型第54頁(yè)/共70頁(yè)第五十五頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3156第55頁(yè)/共70頁(yè)第五十六頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3157第56頁(yè)/共70頁(yè)第五十七頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:31582、MOSFET氣敏傳感器（非電阻(dinz)型）（1）結(jié)構(gòu)(jigu)電阻率為1.2cm，重?fù)诫s的n+型擴(kuò)散能溶于氫氣(H2)的金屬,如鈀(Pd)、鉑(Pt)第57頁(yè)/共70頁(yè)第五十八頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3159（2）原理(yunl)氫原子+氫原子-第58頁(yè)/共70頁(yè)第五十九頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3260第59頁(yè)/共70頁(yè)第六十頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3261第60頁(yè)/共70頁(yè)第六十一頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3262第61頁(yè)/共70頁(yè)第六十二頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3263氣體(qt)傳感器應(yīng)用（1）家用(jiyng)可燃性氣體報(bào)警 （2）礦燈(kungdng)瓦斯報(bào)警器第62頁(yè)/共70頁(yè)第六十三頁(yè)，共70頁(yè)。18:55:3264（3）酒精(jijng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器（4）煙霧(ynw)報(bào)警器第