| 摘要 | 第1-7页 |
| ABSTRACT | 第7-12页 |
| 1 绪论 | 第12-18页 |
| ·课题背景 | 第12-14页 |
| ·本论文的研究意义 | 第14-16页 |
| ·本论文的研究内容 | 第16页 |
| ·本论文的创新点 | 第16-17页 |
| ·本论文的内容安排 | 第17-18页 |
| 2 细胞膜电位和pH值传感技术发展概况 | 第18-36页 |
| ·细胞膜电位基本理论 | 第18-20页 |
| ·细胞静息电位 | 第18页 |
| ·细胞动作电位 | 第18-20页 |
| ·细胞膜电位传感技术的历史与现状 | 第20-27页 |
| ·膜片钳技术 | 第20页 |
| ·微电极阵列(microelectrode arrays,MEAs) | 第20-22页 |
| ·场效应晶体管(Field-Effect Transistor,FET) | 第22-23页 |
| ·基于CMOS工艺的新发展趋势 | 第23-27页 |
| ·pH值传感技术概述 | 第27-28页 |
| ·pH值传感技术的历史与现状 | 第28-35页 |
| ·玻璃电极 | 第28-29页 |
| ·金属氧化物/聚合物薄膜电极 | 第29-30页 |
| ·EIS型半导体传感器 | 第30页 |
| ·光寻址电位传感器(LAPs) | 第30-31页 |
| ·氢离子敏场效应管(H~+-ISFET) | 第31-32页 |
| ·基于CMOS工艺的pH值传感技术 | 第32-35页 |
| ·本章小结 | 第35-36页 |
| 3 基于标准CMOS工艺的细胞膜电位有源预处理单元设计原理和模型 | 第36-50页 |
| ·基于标准CMOS工艺的细胞膜电位传感单元 | 第36-37页 |
| ·细胞膜电位传感单元模型 | 第37-42页 |
| ·细胞膜电位离子通道基本模型 | 第37-39页 |
| ·细胞与电极耦合模型 | 第39-41页 |
| ·细胞与绝缘栅FET耦合模型 | 第41页 |
| ·基于CMOS工艺的细胞膜电位传感单元耦合模型 | 第41-42页 |
| ·细胞膜电位有源预处理电路噪声模型 | 第42-46页 |
| ·细胞与电极耦合噪声模型 | 第42-43页 |
| ·电极尺寸设计考虑 | 第43页 |
| ·有源预处理电路噪声模型 | 第43-46页 |
| ·有源预处理传感单元优化设计 | 第46-49页 |
| ·有源预处理传感单元设计 | 第46-48页 |
| ·有源预处理电路两种工作模式 | 第48-49页 |
| ·本章小结 | 第49-50页 |
| 4 基于标准CMOS工艺的MFGFET pH值传感单元设计原理和宏模型 | 第50-70页 |
| ·基于标准CMOS工艺的MFGFET pH值传感单元设计 | 第50页 |
| ·MFGFET传感单元系统电荷和电势分布模型 | 第50-57页 |
| ·吸附键结(Site-Binding)模型 | 第50-52页 |
| ·Gouy-Chapman-Stern理论 | 第52-54页 |
| ·MFGFET pH值传感单元系统电荷和电势分布模型 | 第54-57页 |
| ·MFGFET界面电势模拟计算和分析 | 第57-62页 |
| ·MFGFET pH值传感单元阈值电压模型 | 第62-67页 |
| ·MFGFET pH值传感单元阈值电压温度特性 | 第65-67页 |
| ·MFGFET pH值传感单元宏模型 | 第67-69页 |
| ·传统ISFET等效SPICE模型 | 第67-68页 |
| ·MFGFET pH值传感单元等效SPICE模型 | 第68-69页 |
| ·本章小结 | 第69-70页 |
| 5 细胞膜电位和pH值集成传感器设计与仿真 | 第70-88页 |
| ·细胞膜电位和pH值集成传感器设计讨论 | 第70-71页 |
| ·细胞膜电位集成传感器设计 | 第71-78页 |
| ·电流镜电路设计 | 第72-73页 |
| ·基准电压源设计 | 第73-77页 |
| ·控制电路设计 | 第77-78页 |
| ·pH值传感器设计 | 第78-84页 |
| ·轨对轨跟随电路设计 | 第78-80页 |
| ·恒流恒压控制电路设计 | 第80-81页 |
| ·差分设计和讨论 | 第81-83页 |
| ·增益可调差分输出电路 | 第83-84页 |
| ·传感器温度补偿设计讨论 | 第84-86页 |
| ·本章小结 | 第86-88页 |
| 6 版图设计与CMOS扩展工艺 | 第88-102页 |
| ·工艺介绍 | 第88页 |
| ·工艺中匹配与噪声问题及解决方法 | 第88-93页 |
| ·常见匹配问题及解决方法 | 第89-91页 |
| ·常见噪声问题及解决方法 | 第91-93页 |
| ·各电路版图布局 | 第93-99页 |
| ·有源预处理传感阵列版图 | 第93-95页 |
| ·pH值传感单元版图 | 第95-96页 |
| ·基准电压源版图 | 第96-97页 |
| ·电流镜版图 | 第97页 |
| ·恒流恒压控制电路版图 | 第97-98页 |
| ·控制电路版图设计 | 第98页 |
| ·可测性设计 | 第98-99页 |
| ·版图验证和后模拟 | 第99-100页 |
| ·CMOS扩展工艺 | 第100-101页 |
| ·本章小结 | 第101-102页 |
| 7 细胞膜电位和pH值集成传感芯片测试与分析 | 第102-130页 |
| ·传感芯片与封装 | 第102-105页 |
| ·传感芯片与传统封装 | 第102-103页 |
| ·传感模块化芯片与改进封装 | 第103-105页 |
| ·细胞膜电位传感器电测试与分析 | 第105-110页 |
| ·基准源测试 | 第105-106页 |
| ·有源预处理传感单元测试 | 第106-108页 |
| ·阵列二维扫描功能测试 | 第108-109页 |
| ·生理盐水阵列仿生测试 | 第109-110页 |
| ·pH值传感器输出线性工作区测试与讨论 | 第110-119页 |
| ·pH值传感单元器件特性测试 | 第110-112页 |
| ·pH值传感单元衬偏效应测试与讨论 | 第112-113页 |
| ·pH值传感器线性工作区测试 | 第113-115页 |
| ·紫外光照射对pH值传感器线性输出影响测试 | 第115-117页 |
| ·pH值传感器可调增益差分输出测试 | 第117-119页 |
| ·pH值传感器特性测试与分析 | 第119-129页 |
| ·pH值传感器灵敏度测试 | 第119-120页 |
| ·pH值传感器的线性度分析 | 第120-122页 |
| ·pH值传感器的温度特性测试 | 第122-123页 |
| ·pH值传感器的重复性和迟滞特性测试与分析 | 第123-127页 |
| ·pH值传感器的响应和稳定性 | 第127-129页 |
| ·本章小结 | 第129-130页 |
| 8 论文总结与展望 | 第130-132页 |
| ·论文总结 | 第130-131页 |
| ·对今后研究工作的展望 | 第131-132页 |
| 参考文献 | 第132-140页 |
| 作者简历及其在攻读博士学位期间主要的研究成果 | 第140-142页 |
| 致谢 | 第142页 |
