發(fā)布時(shí)間：2021-11-20 15:21

　　現(xiàn)階段,基于硅加工工藝制作的傳感器在生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于傳統(tǒng)檢測(cè)手段的繁瑣性、耗時(shí)性以及需要特殊標(biāo)記,生物體內(nèi)各物質(zhì)檢測(cè)小到離子分子檢測(cè)（如pH、蛋白質(zhì)、DNA、RNA）,大到細(xì)胞的檢測(cè)越來(lái)越多地被傳感器所代替。在所有的生物傳感器中,硅納米線(xiàn)生物傳感器以其實(shí)時(shí)、高效以及無(wú)需要標(biāo)記物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)成為目前研究與發(fā)展的熱點(diǎn)。硅納米線(xiàn)的特征尺寸在納米級(jí)別,其特征尺寸與生物體內(nèi)的各生物物質(zhì)接近,為生物物質(zhì)的檢測(cè)尤其是低濃度的檢測(cè)提供了可能;并且由于硅納米的比表面積較大,其能夠吸附的有效檢測(cè)單元會(huì)相對(duì)較多,進(jìn)一步地提高了納米線(xiàn)的最低檢測(cè)極限。但是由于納米線(xiàn)的特征尺寸較小,所以導(dǎo)致其工作點(diǎn)電信號(hào)以及檢測(cè)電信號(hào)變化都非常小,片外檢測(cè)易受噪聲以及環(huán)境波動(dòng)的影響,所以納米線(xiàn)傳感器與外圍讀出電路集成實(shí)現(xiàn)片上檢測(cè)與信號(hào)處理會(huì)成為未來(lái)硅納米線(xiàn)傳感器系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。本課題采用了CSMC 0.18μm工藝,設(shè)計(jì)了一種基于硅納米線(xiàn)生物傳感器的讀出電路。讀出電路具體模塊包括前置放大,模數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)部分組成。其中前置放大結(jié)構(gòu)包括信號(hào)采集部分以及放大結(jié)構(gòu),信號(hào)采集部分設(shè)計(jì)了基于恒流源采樣閾值電壓變化的CAS... 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

硅納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖

第1章引言3圖1.3硅納米線(xiàn)傳感器工作原理示意圖硅納米線(xiàn)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是其比表面積比較大，這使得納米線(xiàn)檢測(cè)時(shí)可以做到較高的檢測(cè)分辨率，這里的分辨率指的是極微量的物質(zhì)所能引起納米線(xiàn)的電學(xué)特性的改變。如圖1.4所示，對(duì)于大直徑的線(xiàn)條，微量的帶量物質(zhì)作用于溝道時(shí)，其所能影響的載流子數(shù)量相對(duì)于總的載流子數(shù)量來(lái)說(shuō)比例相對(duì)要小，變化率低；而對(duì)于小直徑的納米線(xiàn)，微量的帶電物質(zhì)能夠影響的載流子的數(shù)量相對(duì)于總的載流子數(shù)量比例較大。這定性地說(shuō)明了納米線(xiàn)傳感器設(shè)備的分辨率隨比表面積的增大而增大[4]。圖1.4納米線(xiàn)直徑對(duì)納米線(xiàn)分辨率的影響1.2.3電阻型納米線(xiàn)工作原理在柵源及漏源電壓比較小且器件的溝道長(zhǎng)度比較長(zhǎng)時(shí)，量子效應(yīng)及表面電荷對(duì)納米線(xiàn)的非線(xiàn)性影響可以忽略不計(jì)，對(duì)于圓柱型的納米線(xiàn)電阻型傳感器，其電導(dǎo)如式(1-1)所示[7][8]，

第1章引言3圖1.3硅納米線(xiàn)傳感器工作原理示意圖硅納米線(xiàn)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是其比表面積比較大，這使得納米線(xiàn)檢測(cè)時(shí)可以做到較高的檢測(cè)分辨率，這里的分辨率指的是極微量的物質(zhì)所能引起納米線(xiàn)的電學(xué)特性的改變。如圖1.4所示，對(duì)于大直徑的線(xiàn)條，微量的帶量物質(zhì)作用于溝道時(shí)，其所能影響的載流子數(shù)量相對(duì)于總的載流子數(shù)量來(lái)說(shuō)比例相對(duì)要小，變化率低；而對(duì)于小直徑的納米線(xiàn)，微量的帶電物質(zhì)能夠影響的載流子的數(shù)量相對(duì)于總的載流子數(shù)量比例較大。這定性地說(shuō)明了納米線(xiàn)傳感器設(shè)備的分辨率隨比表面積的增大而增大[4]。圖1.4納米線(xiàn)直徑對(duì)納米線(xiàn)分辨率的影響1.2.3電阻型納米線(xiàn)工作原理在柵源及漏源電壓比較小且器件的溝道長(zhǎng)度比較長(zhǎng)時(shí)，量子效應(yīng)及表面電荷對(duì)納米線(xiàn)的非線(xiàn)性影響可以忽略不計(jì)，對(duì)于圓柱型的納米線(xiàn)電阻型傳感器，其電導(dǎo)如式(1-1)所示[7][8]，


本文編號(hào)：3507605