[实用新型]一种离子敏场效应器件保护装置

说明书

本发明涉及一种化学传感器，特别涉及一种离子敏场效应器件的保护装置。

离子敏场效应器件是一种用于测量溶液中离子活度的固态化学传感器，具有将某种特定溶液中离子活度转换成一定电势的功能。

以各种离子敏场效应器件为基础，发展出一系列适用于不同离子的化学传感器，应用于化工、医学等科研或产业部门做为分析测量和自动控制仪表系统的传感器。

在实用过程中，由于周围环境很多偶然因素产生静电，会使离子敏场效应器件绝缘栅两侧形成电场，因为绝缘栅层相当薄，一般仅1000左右，所以既使不很高的静电压，也会形成很强的电场，在此强电场作用下，不仅离子敏器件的阈值电压将受到扰动，甚至可能使离子敏器件受到不可逆的击穿损坏，影响离子敏器件的稳定性、可靠性和使用寿命。

本发明的目的是：提供一种离子敏场效应器件的保护装置，使离子敏场效应器件不再因偶然产生静电所形成的高电场强度而影响器件的稳定性和使用寿命。

本发明的另一个目的是：提供一种可以与微电子技术兼容的，离子敏场效应器件保护装置，以便集成化的离子敏场效应器件也能得到保护。

为达到上述目的，本发明采取的措施是：使用一种具有过电压泄流能力的保护装置，该保护装置由保护电极与一组互为反向的二极管构成。保护装置的一端，通过保护电极与试液相通，另一端与离子敏场效应器件的源极或漏极或基极相连。该保护装置所用的电极、导线、二极管等元件既可以由分立元件组装而成，也可由集成化元件构成；保护装置所用的一组互为反向的二极管，至少包含一对互为反向的二极管，两个二极管极性相对，串联起来，这组二极管要求具有一定的反向耐压和正向电流通导能力，同时要求反向漏电足够小；保护装置所用电极形状不限，保护电极所用材质应选择对被测试液不污染，无腐蚀，化学稳定性较好的金属或其它导电材料，如铂、金、不锈钢等。

附图说明，图1是采用保护装置的氢离子敏场效应器件进行试液PH值测量的原理图。图2是采用保护装置测量PH值用氢离子敏复合探头。下面参照附图说明本发明的实施例。

图中的1为测量PH值所求需的参比电极，2为被测试的液体简称试液，3，5，7分别为离子敏场效应器件的漏极、基极、源极，4为离子敏场效应器件的基片，6为对氢离子敏感的绝缘栅层，8、9为互为反向的二极管，10为特制的保护电极，11为复合探头基体。

当有外来静电高压加到试液时，若不加保护装置，则高电压直接作用到离子敏场效应器件绝缘栅极6上，在绝缘栅层两侧形成强电场，轻则使器件阈值电压受到扰动，使器件工作不稳定，影响器件稳定性和测试的可靠性，重则可能使绝缘栅介质层击穿，造成永久性的损坏，减少离子敏器件的使用寿命。

采用本发明的离子敏场效应器件保护装置后，当有外来正向静电高压加到试液时，高电压通过保护电极10，再通过处于对正向高压是导通的二极管9，传到处于反向的二极管8，但只要外加正向静电压数值超过二极管8的反向击穿电压，二极管8便处于反向击穿导通的工作状态，于是对外来正向静电高压提供了一个与通过离子敏场效应器件绝缘栅并联，并相对离子敏场效应器件通路是个低阻的电流泄漏通路，使电压值被限制在反向二极管8的击穿电压值，如此，只要选择适当的二极管击穿电压，就可起到对离子敏场效应器件的有效保护；当遇有负的高压静电加到试液时，二极管8处于对负高压是导通的状态，而二极管9处于反向击穿，当外来负静电电压超过二极管9的反向击穿电压时，二极管9反向导通，同样提供了一个低阻的电流泄漏通路，显然由保护电极10和二极管8、9实现了对离子敏场效应器件的过电压泄流保护功能，并且所限制的电压值，可以通过选择二极管8，9的反向击穿电压值来调整。

在正常工作条件下，离子敏场效应器件绝缘栅6所承受电压信号不足1伏，绝缘栅6不会受到损害。而在正常工作条件下，保护装置中的保护电极是对于被测试液化学稳定性好的材料，不影响正常测量；保护装置中的二极管8，9中总有一个是处于反向，只要信号电压不超过二极管8，9的反向击穿电压，则二极管8，9中总有一个是处于截止状态不能导电的，这个与离子敏场效应器件相并联的电路完全不起作用，因而也不会影响离子敏场效应器件做为化学传感器的测试精度。

当然，如果保护电路中二极管8，9中哪个处于反向时，反向漏电流大了，则相当对正常工作的离子敏场效应器件，提供了并联的漏电通道是会影响测试精度，故实际应用选择二极管8，9的反向漏电要求小到对所用条件可忽略不计。