eis型光寻址电位传感器ⅰ-f特性研究

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1、2014钲仪表技术与传感器2014第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1EIS型光寻址电位传感器一．厂特性研究秦月香，李学亮，袁志伟，梁晋涛(桂林电子科技大学生命与环境科学学院，广西桂林541004)摘要：光源调制频率是影响EIS型光寻址电位传感器性能的一个关键因素。构建光电流信号，与调制频率，之间的数学关系对LAPS传感器的研制有着重要的意义。基于LAPS传感器的工作机理，提出了等效电路模型，通过数值仿真得到了，一厂关系曲线。通过CHI660D型电化学工作站搭建了LAPS系统测量平台，得到了实

2、际的，一_厂特性。通过对比，实测曲线和模拟曲线基本吻合，进而说明建立的等效电路模型是可行的。关键词：LAPS；光源调制频率；光电流；等效电路中图分类号：TP212．3文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)0l一0001—02Research0nEIS—typeLight·addressablePotentiometricSensor~／-fCharacteristicQinYue—xiang，LiXue—liang，YuanZhi—wei，LiangJin-tao(Dept．ofLifeandEnvironme

3、ntalSciences，GuilinUniv．ofElectronicTechnology，Guifin541004，China)Abstract：Lightsourcemodulation~equencyisanimportantparameterintheEIS—type(electrolyte—insulator—semiconductor)light—addressablepotentiometricsensor(LAPS)．Constructingthemathematicalrelationshipbetween

4、photocurrentsignal(，)andmodulation~equency(f)ismeaningfulwhilestudying，APS．Anequivalentcircuitmodelbasedonthesensor'sworkingmechanismwasputforwardthenwegotanl一}curvebynumericalsimulation．Ontheotherhand，LAPSsystemmeasuringplatformwascon—struetedbyelectrochemicalworks

5、tationofCHI660D．AndtherealI-fcurvewasobtained．Theresultshowsthatthemeasuredcurveandsimulationcurvewereconsistentandthentheequivalentcircuitmodelisfeasible．Keywords：LAPS；lightsourcemodulationfrequency；photocurrent；equivalentcircuit0引言来得及复合的电子空穴对扩散到达耗尽层，在耗尽层内建电场光寻址电位传

6、感器⋯(LAPS)是由D．G．Haleman等人在上作用下发生分离。由于绝缘层的存在，此时在外电路可以检测世纪80年代提出的，与传统的电极分析法相比，LAPS具有灵到交变的光生电流。敏度高、稳定性好的优点，且更容易实现阵列化、微型化。LAPS技术是生物传感器界的一次革命，使得对细胞、DNA等大分子检测成为一种可能，具有深远的科学意义。然而，影响LAPS输出特性(光电流，)的因素有很多，主要包括光源调制频率(频率、光强、硅基底厚度以及敏感膜稳定性等J。其中，光源调制频率是影响其输出特性的重要因素之一，传统方法对光源调制频率的研究

7、停留在探索搜寻阶段，没有从本质理论上出发进行深入探究。文章在控制其它影响因子恒定的情况下，着重对光源调制频率与光电流之间的关系进行了研究。1一电解质溶液；2一敏感膜；3一绝缘层；41LAPS工作原理一耗尽层；5一基底层；6一欧姆接触；7一电EIS型光寻址电位传感器(LAPS)的工作原理，如图1所流表；8一偏置电压；9一控制电极；10一光示。其机理实质上是半导体的内光电效应，以P型硅为例，在源正偏置电压的作用下，半导体内部的载流子(电子和空穴对)相图1EIS型光寻址电位传感器的工作原理对运动，在绝缘层和半导体的界面处形成了一定宽

8、度的耗尽1．1LAPS等效电路模型层。当用一定频率的调制光照射LAPS器件的硅基底时，半导LAPS的模型电路如图2所示。图中表示光电流‘，、体内部的电子吸收足够量的光子后形成价带跃迁，产生大量的分别表示耗尽层的电阻和电容。C代表绝缘层和溶液总的等电子空穴对。在调制光作用下电子