研究目的
比较三种在未改性CMOS中制造的ISFET阵列配置，用于具有线性pH至输出转换的化学成像，识别每种方法的相对优点和局限性。
研究成果
电流模式方法在线性pH值到输出的传感中实现了最佳的整体性能（以定义的品质因数量化）。然而，最佳设计是针对特定应用的，该研究为未来的ISFET阵列设计提供了参考。
研究不足
该研究并未针对速度优化设计，且电压模式像素因偏置电流而速度较慢。噪声性能主要受化学噪声支配，且这些设计并非普遍适用，而是针对特定应用场景的。
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CMOS中的ISFET阵列：电压模式与电流模式的全面对比
DOI：10.1109/jsen.2018.2881499
期刊：IEEE Sensors Journal
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要：
本文展示并比较了三种基于未改性CMOS工艺的ISFET阵列配置方案，这些方案均能实现线性pH值到输出信号的化学成像转换。具体而言，我们将典型的电压模式源跟随器配置与近期提出的电流模式方案（采用速度饱和状态下的ISFET）进行对比，同时还将这两种拓扑结构与电流模式拓扑的扩展方案（通过在像素堆栈内集成可编程栅极电容实现偏移补偿）进行比较。通过实验测量线性度、速度、功耗、尺寸、衰减和噪声等多项性能指标来量化各方案的效能，并定义了一个综合性能评价指标?；诟闷兰壑副?，电流模式方案展现出最优的综合性能。但本研究也明确了各方案的相对优势与局限，可为通常具有应用特异性的未来设计提供指导。此外，我们还阐述了获取标准ISFET性能指标的方法，以标准化基于该评价指标的ISFET阵列比较。
作者：
Nicholas Miscourides，Pantelis Georgiou
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