[发明专利]有机场效应晶体管气敏传感器、气味测量电路以及方法在审
申请号: | 202210911585.7 | 申请日: | 2022-07-25 |
公开(公告)号: | CN115326887A | 公开(公告)日: | 2022-11-11 |
发明(设计)人: | 李捷;曾武;陈达畅 | 申请(专利权)人: | 武汉轻工大学 |
主分类号: | G01N27/12 | 分类号: | G01N27/12 |
代理公司: | 深圳市世纪恒程知识产权代理事务所 44287 | 代理人: | 廖永耀 |
地址: | 430000 湖北省*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 有机 场效应 晶体管 传感器 气味 测量 电路 以及 方法 | ||
1.一种有机场效应晶体管气敏传感器,其特征在于,所述有机场效应晶体管气敏传感器包括:衬底,所述衬底上方设置源极和漏极,所述源极与漏极上方设置有机半导体层,所述有机半导体层上方设置生物胺敏感层,所述生物胺敏感层上方设置水滴,所述水滴上方设置栅极。
2.一种气味测量电路,其特征在于,所述气味测量电路包括:依次连接的电压输入电路、耦合电路、如权利要求1所述的有机场效应晶体管气味传感器、分压电路、反馈电路以及显示电路,所述反馈电路还与移动终端连接;
所述耦合电路,用于将电压输入电路的输入电压与所述有机场效应晶体管气味传感器进行耦合,使所述有机场效应晶体管气味传感器的源极电压与所述输入电压相等;
所述分压电路,用于使所述有机场效应晶体管气味传感器的源极电压与源漏极电压相等;
所述显示电路,用于显示所述有机场效应晶体管气味传感器的漏极电压;
所述反馈电路,用于对所述漏极电压进行放大,并通过所述移动终端进行电阻调节,直至放大的漏极电压与所述源极电压相等。
3.如权利要求2所述的气味测量电路,其特征在于,所述耦合电路包括第一运算放大器;
所述电压输入电路的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接,所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接,所述第一运算放大器的输出端与所述有机场效应晶体管气味传感器的源极连接。
4.如权利要求2所述的气味测量电路,其特征在于,所述反馈电路包括第二运算放大器、固定电阻以及可调电阻;
所述第二运算放大器的同相输入端与所述有机场效应晶体管气味传感器的漏极连接,所述第二运算放大器的输出端与所述固定电阻的第一端连接,所述固定电阻的第二端与所述第二运算放大器的反向输入端连接,所述第二运算放大器的输出端与所述显示电路的第一端连接,所述显示电路的第二端接地,所述固定电阻的第二端与所述可调电阻的第一端连接,所述可调电阻的可调端与所述移动终端连接,所述可调电阻的第二端接地,所述有机场效应晶体管气味传感器的栅极接地。
5.一种气味测量方法,其特征在于,所述气味测量方法应用于如权利要求2至4中任一项所述的气味测量电路,所述气味测量电路包括:依次连接的电压输入电路、耦合电路、有机场效应晶体管气味传感器、分压电路、反馈电路以及显示电路,所述反馈电路还与移动终端连接,所述气味测量方法,包括以下步骤:
所述耦合电路将电压输入电路的输入电压与所述有机场效应晶体管气味传感器进行耦合,使所述有机场效应晶体管气味传感器的源极电压与所述输入电压相等;
所述分压电路使所述有机场效应晶体管气味传感器的源极电压与源漏极电压相等;
所述显示电路显示所述有机场效应晶体管气味传感器的漏极电压;
所述反馈电路对所述漏极电压进行放大,并通过所述移动终端进行电阻调节,直至放大的漏极电压与所述源极电压相等;
根据所述源极电压与所述漏极电压确定电压增益;
根据所述源极电压与所述电压增益确定电荷载流子迁移率与阈值电压;
对所述源极电压进行多次调整,得到所述电荷载流子迁移率的变化与所述阈值电压的变化;
根据所述电荷载流子迁移率变化或阈值电压的变化得到生物胺气味测量结果。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述源极电压与所述电压增益确定电荷载流子迁移率与阈值电压,包括:
根据所述源极电压与所述电压增益得到与饱和电流的第一对应关系;
根据所述电荷载流子迁移率、所述阈值电压与所述源极电压得到与饱和电流的第二对应关系;
根据所述第一对应关系与所述第二对应关系得到所述源极电压与所述有机场效应晶体气味传感器的电压增益的对应关系;
根据所述源极电压与所述有机场效应晶体气味传感器的电压增益的对应关系得到电荷载流子迁移率与阈值电压。
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