基于标准CMOS工艺的新型pH值传感器

摘要

基于0.6μmCMOS工艺设计了一种新型的pH值传感器。多晶硅和双层金属电极形成复合的悬浮栅结构,Si3N4钝化层作为敏感层。传感单元为W/L=500μm/20μm的PMOS管,其阈值电压随溶液pH值线性变化,并通过恒定PMOS管源漏电压和源漏电流控制电路转换成PMOS管源电压线性输出。PMOS管源电压线性输出范围达到4.6V,很好满足在不同pH值溶液中测试的要求。采用波长396nm紫外灯管照射来消除浮栅上电荷,增大阈值电压并有效调整溶液栅电压线性区工作范围。紫外照射后溶液栅电压可偏置在0V,减少溶液中噪声影响。CMOSpH值传感器的平均灵敏度为35.8mV/pH。