| 摘要 | 第1-9页 |
| Abstract | 第9-10页 |
| 插图索引 | 第10-12页 |
| 第1章 绪论 | 第12-19页 |
| 1．1 ISFET传感器简介 | 第13-16页 |
| 1．1．1 ISFET器件结构 | 第13-14页 |
| 1．1．2 pH-ISFFET的敏感机理 | 第14页 |
| 1．1．3 器件特性 | 第14-15页 |
| 1．1．4 器件种类 | 第15-16页 |
| 1．2 研究现状 | 第16-18页 |
| 1．2．1 敏感材料的选择 | 第16页 |
| 1．2．2 ISFET与 CMOS工艺兼容性的研究 | 第16-17页 |
| 1．2．3 集成化设计的研究 | 第17-18页 |
| 1．3 本文研究目的及内容 | 第18-19页 |
| 第2章 pH-ISFET的敏感机理 | 第19-29页 |
| 2．1 电解液绝缘体半导体(E-I-S)系统表面基理论简介 | 第19-21页 |
| 2．2 E-I界面表面基/复合中心模型理论 | 第21-25页 |
| 2．2．1 单种两性表面基情形 | 第21-22页 |
| 2．2．2 两种类型表面基情形 | 第22-23页 |
| 2．2．3 E-1界面电荷与电势关系 | 第23-25页 |
| 2．3 模拟计算及结果 | 第25-27页 |
| 2．3．1 E-I-S系统方程组 | 第25-26页 |
| 2．3．2 模拟计算结果 | 第26-27页 |
| 2．3．3 结果讨论 | 第27页 |
| 2．4 小结 | 第27-29页 |
| 第3章 pH-ISFET行为模型的建立 | 第29-38页 |
| 3．1 MOSFET元件 | 第29-30页 |
| 3．2 ISFET元件 | 第30-33页 |
| 3．2．1 ISFET的阈值电压 | 第30-31页 |
| 3．2．2 电流电压特性 | 第31-32页 |
| 3．2．3 温度特性 | 第32-33页 |
| 3．3 ISFET等效电路 | 第33页 |
| 3．4 SPICE模型的描述 | 第33-36页 |
| 3．4．1 模型参数的确定 | 第33-34页 |
| 3．4．2 模型描述 | 第34-36页 |
| 3．5 HSPICE模拟及结果讨论 | 第36-37页 |
| 3．5．1 pH灵敏度响应 | 第36页 |
| 3．5．2 温度特性 | 第36-37页 |
| 3．6 小结 | 第37-38页 |
| 第4章 pH-ISFET传感器的 CMOS工艺实现 | 第38-45页 |
| 4．1 CMOS工艺概述 | 第38-39页 |
| 4．2 与 CMOS工艺相匹配的“三明治”栅pH-ISFET | 第39-41页 |
| 4．3 实验测量及其结果 | 第41-44页 |
| 4．3．1 测量系统 | 第42-43页 |
| 4．3．2 测量结果 | 第43-44页 |
| 4．4 小结 | 第44-45页 |
| 第5章 信号读取电路的设计 | 第45-63页 |
| 5．1 ISFET读取电路形式概述 | 第45-48页 |
| 5．1．1 “差分对管”结构形式 | 第45-46页 |
| 5．1．2 “漏源跟随”结构形式 | 第46-48页 |
| 5．2 硅衬底“体效应” | 第48页 |
| 5．3 “ISFET/MOSFET互补对”读取电路形式 | 第48-53页 |
| 5．3．1 栅极反馈形式 | 第49-52页 |
| 5．3．1 源极反馈形式 | 第52-53页 |
| 5．4 运算放大器电路的设计 | 第53-59页 |
| 5．4．1 设计指标 | 第53页 |
| 5．4．2 电路结构 | 第53-58页 |
| 5．4．3 运算放大器整体性能分析 | 第58-59页 |
| 5．5 仿真分析 | 第59-62页 |
| 5．5．1 电路仿真模型 | 第59页 |
| 5．5．2 运放交流小信号分析 | 第59-60页 |
| 5．5．3 运放转换速率分析 | 第60-61页 |
| 5．5．4 运放共模抑制比分析 | 第61页 |
| 5．5．5 运放温度扫描分析 | 第61-62页 |
| 5．6 小结 | 第62-63页 |
| 第6章 pH-ISFET及信号读取电路的版图设计及验证 | 第63-69页 |
| 6．1 设计工具简介 | 第63页 |
| 6．1．1 版图编辑工具(Layout Editor) | 第63页 |
| 6．1．2 物理验证工具-Assura | 第63页 |
| 6．2 绘制版图 | 第63-66页 |
| 6．2．1 生成技术库文件 | 第64页 |
| 6．2．2 ISFET敏感元件的版图 | 第64页 |
| 6．2．3 运算放大器版图的绘制 | 第64-66页 |
| 6．3 版图验证及后仿真 | 第66-68页 |
| 6．3．1 直流传输特性分析 | 第66-67页 |
| 6．3．2 运放交流小信号分析 | 第67-68页 |
| 6．3．3 灵敏度分析 | 第68页 |
| 6．4 小结 | 第68-69页 |
| 结论 | 第69-71页 |
| 参考文献 | 第71-74页 |
| 致谢 | 第74-75页 |
| 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录) | 第75页 |
