[发明专利]使能对传感器测量误差的微调和自补偿的基于ISFET传感器的磁激励

说明书

本发明涉及使能对传感器测量误差的微调和自补偿的基于ISFET传感器的磁激励。一种离子传感器装置包括被配置成暴露于液体的至少一个离子敏感场效应晶体管（ISFET）设备；被配置成接触所述ISFET设备所暴露于的所述液体的参考电极；以及被配置成将所述ISFET设备间歇地暴露于磁场的至少一个磁体。处理器操作地连接到所述ISFET设备和所述参考电极。所述处理器调制所述磁场以产生所述ISFET设备的电阻中的对应已调制输出和所述离子传感器装置的所报告的输出值的调制。

背景技术

离子敏感场效应晶体管（ISFET）设备通常被实施在用于测量溶液中的离子浓度的pH传感器中。当溶液中的离子浓度（诸如H⁺）改变时，通过ISFET设备的电流将相应地改变。该溶液被用作为由ISFET设备形成的晶体管的栅电极。

在深海pH感测的环境中，随着深度而改变的大循环压力可以导致包括ISFET设备管芯的pH传感器封装的变形和蠕变（creep）。pH传感器封装的这种机械改变可能变更传感器管芯上的应力并且由于压电电阻（piezoresistance）效应而改变其电阻。这些改变不是容易可预测的并且不能在工厂中在pH传感器的初始校准中被补偿。此外，pH传感器中的改变通常不是随着时间而直接可观测的，这可能随着pH传感器的寿命而导致不良的性能。

发明内容

一种离子传感器装置包括被配置成暴露于液体的至少一个离子敏感场效应晶体管（ISFET）设备、被配置成接触所述ISFET设备所暴露于的所述液体的参考电极，以及被配置成将ISFET设备间歇地暴露于磁场的至少一个磁体。处理器操作地连接到所述ISFET设备和所述参考电极。所述处理器调制所述磁场以产生所述ISFET设备的电阻中的对应已调制输出和所述离子传感器装置的所报告的输出值的调制。

附图说明

本发明的特征将根据参照附图的以下描述而对于本领域技术人员而言变得显而易见。理解的是，附图仅仅描绘出典型的实施例并且因此不被认为是在范围上进行限制的，将通过附图的使用，利用附加的特异性和细节来描述本发明，其中：

图1是按照一个实施例的离子传感器装置的示意性图示；

图2是按照另一个实施例的离子传感器装置的示意性图示；

图3是按照另外的实施例的离子传感器装置的示意性图示；

图4A是按照一个实施例的可以被实施为离子敏感场效应晶体管（ISFET）管芯的半导体设备的示意性透视图；

图4B是图4A的半导体设备的示意性顶视图；

图5是按照一个实施例的可以被实施在离子传感器装置中的半导体设备的示意性透视图；以及

图6是按照另一个实施例的可以被实施在离子传感器装置中的半导体设备的示意性透视图。

具体实施方式

在以下的详细描述中，以足够的细节来描述实施例以使得本领域技术人员能够实践本发明。要理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，其他实施例可以被利用。因此，以下详细描述不以限制意义来进行。

提供一种离子传感器装置，其利用离子敏感场效应晶体管（ISFET）技术以及磁激励来使能对传感器测量误差的微调和自补偿。在一个实施例中，离子传感器装置可以被实施为用于液体的pH传感器。

离子传感器装置一般包括至少一个封装的ISFET管芯、参考电极、可选的对电极（counter electrode）和用以向ISFET管芯提供电力的电压/电流源。处理器将ISFET管芯和电极连接以便做出pH测量。离子传感器装置进一步包括用于向ISFET管芯应用磁激励的磁体。误差补偿软件由处理器来实施以便基于磁激励来对传感器误差应用补偿。

在一个实施例中，磁体是具有至少一个电线线圈的电磁体。可以提供电源来驱动电线线圈，从而创建ISFET管芯所暴露于的电磁场。