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Messung der Konzentration mit Elektroden

Ionenselektiver Feldeffekttransistor

Ein MOSFET besteht aus einem dotierten Halbleitermaterial (z.B. p-dotiertes Silizium), welches mit einer Isolierschicht aus Siliziumdioxid beschichtet ist. Auf dieser Isolatorschicht befindet sich ein leitendes Material, das eine Platte eines Plattenkondensators darstellt und als Gateelektrode (Steuerelektrode) bezeichnet wird.

Abb.1
Aufbau eines MOSFET

Mit Hilfe der Gatespannung ( VG ) wird ein leitender Kanal zwischen dem Drain- und Sourcebereich erzeugt. Dadurch kann der Drainstrom ( IDS ) über die Gate-Source-Spannung ( VGS ) gesteuert werden.

Beim ISFET wird das Metall-Gate durch eine Bezugselektrode, bestehend aus einer Messlösung und einer ionenselektiven Membran, ersetzt.

Abb.2
Aufbau eines ISFET

Dieses Messsystem wird in die zu bestimmende Lösung gebracht. Durch die geladenen, dissozierten Verbindungen entstehen Ladungen auf dem Gate, was eine Potentialänderung zwischen der Bezugselektrode und dem Gate hervorruft. Ist die Membranbeschichtung auf dem Gate ionenselektiv, so entsteht eine der Ionenkonzentration proportionale Potentialänderung. Über eine Kompensationsschaltung können z.B. Temperatureinflüsse korrigiert werden.

Abb.3
Beschaltung eines ISFET in einer Messkette
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