現(xiàn)階段,基于硅加工工藝制作的傳感器在生物及醫(yī)學領(lǐng)域的應用越來越廣泛。由于傳統(tǒng)檢測手段的繁瑣性、耗時性以及需要特殊標記,生物體內(nèi)各物質(zhì)檢測小到離子分子檢測（如pH、蛋白質(zhì)、DNA、RNA）,大到細胞的檢測越來越多地被傳感器所代替。在所有的生物傳感器中,硅納米線生物傳感器以其實時、高效以及無需要標記物質(zhì)等優(yōu)點成為目前研究與發(fā)展的熱點。硅納米線的特征尺寸在納米級別,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)的檢測尤其是低濃度的檢測提供了可能;并且由于硅納米的比表面積較大,其能夠吸附的有效檢測單元會相對較多,進一步地提高了納米線的最低檢測極限。但是由于納米線的特征尺寸較小,所以導致其工作點電信號以及檢測電信號變化都非常小,片外檢測易受噪聲以及環(huán)境波動的影響,所以納米線傳感器與外圍讀出電路集成實現(xiàn)片上檢測與信號處理會成為未來硅納米線傳感器系統(tǒng)發(fā)展的一個趨勢。本課題采用了CSMC 0.18μm工藝,設(shè)計了一種基于硅納米線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)換器兩個部分組成。其中前置放大結(jié)構(gòu)包括信號采集部分以及放大結(jié)構(gòu),信號采集部分設(shè)計了基于恒流源采樣閾值電壓變化的CAS... 

【文章來源】：清華大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

硅納米線結(jié)構(gòu)示意圖

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

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


本文編號：3507605