Sensor electroquímico de pH integrado con procesos CMOS estándar

En este trabajo se presenta el diseño e integración en un mismo substrato de silicio, un sensor electroquímico de pH y el circuito de lectura implementado en un proceso comercial estándar metal-óxido semiconductor complementario (CMOS) de 0.6 ¿m. Como sensor electroquímico se empleó un transistor de...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores: R. M. Woo García, F. López Huerta, J. J. Estrada López, B. S. Soto Cruz
Tipo de recurso: artículo
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2011
País:México
Institución:Universidad Autónoma de Yucatán
Repositorio:Redalyc-UADY
OAI Identifier:oai:redalyc.org:46719773007
Acceso en línea:https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=46719773007
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Ingeniería
CMOS
ISFET
Sensor electroquímico
amplificador de instrumentación
Descripción
Sumario:En este trabajo se presenta el diseño e integración en un mismo substrato de silicio, un sensor electroquímico de pH y el circuito de lectura implementado en un proceso comercial estándar metal-óxido semiconductor complementario (CMOS) de 0.6 ¿m. Como sensor electroquímico se empleó un transistor de efecto de campo sensitivo a iones (ISFET) y como circuito de lectura un amplificador de instrumentación. La estructura del ISFET está conformada por la relación geométrica del transistor y la membrana selectiva, para la cual se emplea nitruro de silicio (Si3N4) como elemento selectivo a iones. El diseño completo incluye el blindaje alrededor del sensor electroquímico y el circuito de lectura para evitar fugas de corriente hacia el substrato. El funcionamiento delamplificador de instrumentación, con polarización de ± 2.5 V presenta una ganancia de 60 dB, un rechazo a las fuentes de alimentación (PSRR) de 126 dB, y una relación de rechazo en modo común (CMRR) de 138 dB. El sistema completo está integrado en un área de silicio 0.09 mm2, presenta una linealidad de 56mV/pH en un rango de concentración de 3 a 10 pH, haciéndolo un buen prospecto para aplicaciones biológicas o médicas.