[发明专利]PH传感器

权利要求书

1.一种传感器，其包括：

半导体管芯，其具有感测侧面、半导体衬底、金属化结构和电介质层，所述金属化结构包括在所述半导体衬底上的第一层级，以及在所述第一层级和所述感测侧面之间的第二层级，以及所述电介质层在所述感测侧面与所述第二层级之间；

晶体管，具有栅极、漏极和源极；

在所述第二层级中的第一电极，所述第一电极具有通过在所述电介质层中的第一开口暴露于所述感测侧面上的流体的第一表面；

在所述第二层级中的第二电极，所述第二电极具有通过在所述电介质层中的第二开口暴露于所述感测侧面上的所述流体的第二表面，所述第二电极与所述第一电极间隔开；

在所述第二层级中的所述第三电极，所述第三电极与所述第一电极和所述第二电极间隔开，所述第三电极耦合到所述栅极，并且所述第三电极通过所述电介质层与所述感测侧面分开以在所述流体和所述栅极之间形成电容器；

在所述金属化结构中的金属电阻器；以及

加热器电路，其具有耦合到所述金属电阻器的输出端，其中所述加热器电路被配置为将电流信号传送到所述金属电阻器以选择性地加热所述流体。

2.根据权利要求1所述的传感器，其还包括：

在所述第二层级中的第四电极，所述第四电极与所述第一电极、第二电极和第三电极间隔开，并且所述第四电极通过所述电介质层与所述感测侧面分开；

温度感测电路，其耦合所述第四电极。

3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极是铂或包括铂。

4.根据权利要求1所述的传感器，其还包括：

流体电势感测电路，其具有输入端和输出端，所述流体电势感测电路的输入端耦合到所述晶体管，并且所述流体电势感测电路的输出端被配置为提供表示所述流体的电势的输出信号；

控制器，其具有控制器输入和控制器输出，所述控制器输入耦合到所述流体电势感测电路的所述输出端，并且所述控制器被配置为响应于所述控制器输入在所述控制器输出处提供pH信号，其中所述pH信号表示所述流体的pH。

5.根据权利要求4所述的传感器，其还包括：

门控电路，其具有耦合到所述栅极的输出端，其中所述门控电路被配置为向所述栅极提供调整信号。

6.根据权利要求5所述的传感器，其中：

所述控制器耦合到所述加热器电路；

所述控制器被配置为：在第一模式下控制所述加热器电路以制止将所述电流信号传送到所述金属电阻器，并在所述加热器电路制止将所述电流信号传送到金属电阻器时接收来自所述流体电势感测电路的所述输出信号；在第二模式下控制所述加热器电路以将所述电流信号传送到所述金属电阻器，并在所述加热器电路将所述电流信号传送到所述金属电阻器时接收来自所述流体电势感测电路的第二输出信号；并且基于来自所述流体电势感测电路的所述输出信号和所述第二输出信号提供所述pH信号。

7.根据权利要求6所述的传感器，其还包括：

在所述第二层级的第四电极，所述第四电极与所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极间隔开，所述第四电极通过所述电介质层与所述感测侧面分开；

温度感测电路，其具有耦合到所述第四电极的输入端；

其中所述控制器耦合到所述温度感测电路并且被配置为：在所述第一模式或所述第二模式中的至少一个下从所述温度感测电路接收温度反馈信号；以及以下中的一项(a)基于所述温度反馈信号来控制流向所述金属电阻器的所述电流信号的幅度或时序，(b)基于所述温度反馈信号来控制对来自所述流体电势感测电路的所述输出信号的采样或所述第二输出信号的采样，或(c)基于所述输出信号、来自所述流体电势感测电路的所述第二输出信号和所述温度反馈信号提供所述pH信号。

8.根据权利要求1所述的传感器，其还包括：

门控电路，其具有耦合到所述栅极的输出端，其中所述门控电路被配置为向所述栅极提供调整信号。