离子传感器、离子浓度测定方法、以及电子部件技术

一种电子部件，其特征在于，具备：场效应晶体管，其构成离子传感器的工作电极；以及驱动电路，其在上述场效应晶体管的源电极与漏电极之间产生电位差，上述场效应晶体管的参比电极电位被固定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子传感器、离子浓度测定方法、以及电子部件
本专利技术涉及离子传感器、使用了离子传感器的离子浓度测定方法、以及构成离子传感器的电子部件。本申请基于2016年3月2日在日本申请的特愿2016-040360号以及2017年2月22日在日本申请的特愿2017-031504号要求优先权，并在此引用其内容。
技术介绍
近年来，如检测溶液中的离子浓度的离子传感器、检测溶液中的蛋白质、葡萄糖等有机物质的生物传感器那样，检测溶液(电解质溶液)中所包含的特定物质的传感器元件的研究开发正在不断发展。在这样的传感器元件的一种中，在金刚石薄膜上形成有源电极及漏电极，并且在源电极与漏电极之间即上述溶液所接触的金刚石薄膜的表面上具有作为沟道发挥作用的场效应晶体管。这种场效应晶体管由于溶液所接触的部分设置为金刚石薄膜，因此具有稳定性高、制造容易、且低成本的优点。专利文献1中公开了具备上述场效应晶体管的离子传感器。具体而言，公开了这样一种离子传感器，其具备以夹持检测对象的溶液的方式配置的参比电极及工作电极，参比电极及工作电极各自由上述的场效应晶体管(p沟道的场效应晶体管)构成。另外，该专利文献1中还公开了如下内容：在对作为沟道发挥作用的金刚石薄膜的表面实施了氢终端处理之后，将其一部分设为氧终端或氟终端，由此控制离子感应性。专利文献2也公开了一种具备上述场效应晶体管的离子传感器。具体而言，公开了这样一种离子传感器：其具备由上述场效应晶体管构成的参比电极、以及与配置于其栅极侧的检测对象的溶液接触且由管状的玻璃电极构成的工作电极。而且，该专利文献2中还公开了如下内容：在对作为沟道发挥作用的金刚石薄膜的表面实施氢终端处理之后，将其一部分设为氧终端或氟终端，由此控制离子感应性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-168120号公报专利文献2：日本特开2012-163531号公报专利文献3：日本特开2007-089511号公报专利文献4：日本特开2004-109020号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1、2所公开的离子传感器均是传感器元件由栅极、源极、漏极的三端子元件驱动的离子传感器，因此，其驱动电路及驱动方法复杂，结果，作为离子传感器的整体结构也复杂化。本专利技术是鉴于上述情况而研发的，其目的在于，提供参比电极(栅电极)的电位被固定，且驱动电路、驱动方法及整体结构简单化了的离子传感器、使用了该离子传感器的离子浓度的测定方法、以及构成该离子传感器的电子部件。用于解决课题的方案本专利技术的电子部件的特征在于，具备：场效应晶体管，其构成离子传感器的工作电极；以及驱动电路，其在所述场效应晶体管的源电极与漏电极之间产生电位差，所述场效应晶体管的参比电极(栅电极)的电位被固定。另外，本专利技术的电子部件中，也可以在所述场效应晶体管的基板的一个主面上形成金刚石薄膜，并且在所述金刚石薄膜上形成所述源电极和所述漏电极。另外，本专利技术的电子部件中，也可以进一步具备导电性金刚石电极，所述参比电极电位被所述导电性金刚石电极固定。另外，本专利技术的电子部件中，所述金刚石电极的表面也可以进行氟终端化。另外，本专利技术的电子部件中，构成所述工作电极的场效应晶体管可以是离子感应性场效应晶体管。本专利技术的离子传感器基于参比电极及工作电极的输出来测定被测定液的离子浓度，其特征在于，具备：场效应晶体管，其作为所述工作电极发挥作用；金属容器，其容纳所述场效应晶体管及所述被测定液，并且固定为预定的电位而作为所述参比电极(栅电极)发挥作用；以及驱动电路，其在所述场效应晶体管的源电极与漏电极之间产生电位差。另外，本专利技术的离子传感器中，也可以在所述场效应晶体管的基板的一个主面形成金刚石薄膜，并且在所述金刚石薄膜上形成所述源电极和所述漏电极。另外，本专利技术的离子传感器中，也可以在所述场效应晶体管的源极区域及漏极区域的表面形成保护膜。另外，本专利技术的离子传感器中，所述金刚石薄膜的表面附近可以被p型半导体化。另外，本专利技术的离子传感器中，作为起到所述工作电极作用的场效应晶体管，可以使用离子感应性场效应晶体管。另外，本专利技术的离子传感器中，构成所述离子感应性场效应晶体管的基板可以是硅基板。另外，本专利技术的离子传感器中，可以在所述硅基板的沟道侧的主面上形成金刚石薄膜。另外，本专利技术的离子传感器中，所述金属容器的内壁面可以由导电性材料涂敷。另外，本专利技术的离子传感器中，所述导电性材料可以由金属、碳、导电性金刚石、导电性类金刚石碳中的至少一者构成。另外，本专利技术的离子传感器中，所述金属容器可以由绝缘性容器以及导电膜构成，其中该导电膜由涂敷于绝缘性容器的内壁面的导电性材料构成。本专利技术的离子浓度测定方法是使用了所述离子传感器的离子浓度测定方法，其特征在于，将所述场效应晶体管浸渍于容纳在所述金属容器内的被测定液中，使所述场效应晶体管的栅极区域经由所述被测定液而与所述金属容器电化学连接，并且使用所述驱动电路，在使所述场效应晶体管的源极区域与漏极区域之间产生电位差的状态下，在所述源极区域与所述漏极区域之间产生电流，基于所述电流来测定所述被测定液中的离子浓度。另外，本专利技术的离子浓度测定方法中，可以将施加于所述漏极区域的电压设为0V。专利技术效果在本专利技术的离子传感器中，在测定容纳于金属容器内的被测定溶液的离子浓度时，工作电极的栅极区域经由被测定液而与金属容器电化学连接，其电位被固定。因此，不需要如现有的离子传感器那样使用额外的参比电极，仅控制源极区域或漏极区域的电压，就能够在源极-漏极间流通稳定的电流，基于该电流的特性，可准确地测定被测定液的离子浓度。这样，本专利技术的离子传感器不使用参比电极，这样就具有了比现有的离子传感器更简单化的结构，并且其驱动电路、驱动方法也简单化了。通过使用本专利技术的离子传感器，仅仅依照浸渍于容纳在金属容器内的被测定液中、且在源极-漏极间设置电位差这样的顺序就能够进行被测定液的离子浓度的测定。本专利技术的离子传感器以场效应晶体管的参比电极(栅电极)接地的方式构成，因此，如作为实施例后述的那样，能够在Vdg＝0[V]下得到饱和电流值。因此，在使用本专利技术的离子传感器的情况下，仅仅依照使相当于栅电极的金属容器及漏电极两个端子接地，且使源电极的电位发生变化这样的简单的顺序就能够测定离子浓度。在该情况下，能够避免现有的源极接地电路中进行的、与场效应晶体管的劣化相关的栅极电压的施加。另外，不需要现有的源极跟随器电路那样的控制源极-漏极间电压和源极-漏极间电流以测定栅极电压那样的复杂结构。本专利技术的离子传感器中不使用参比电极，因此，能够避免现有的玻璃电极式离子传感器中产生的、由参比电极中的内部液泄漏引起的污染及经时劣化等问题。本专利技术的电子部件通过浸渍于容纳在任意容器内的被测定液中，从而能够进行与上述离子传感器相同的离子浓度测定。另外，本专利技术的电子部件不限定容器，因此，能够应用于(例如)测定容纳于实际使用的容器等预定的容器的状态下的被测定液的离子浓度的情况。附图说明[图1]是本专利技术第一实施方式的离子传感器的剖面图；[图2]是本专利技术第一实施方式的场效应晶体管的平面图；[图3A]是使本专利技术第一实施方式的离子传感器工作的电路的一例；[图3B]是使本专利技术第一实施方式的离子传感器工作的电路的一例；[图4]是本专利技术第一实施方式的电子部件的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子部件，其特征在于，具备：场效应晶体管，其构成离子传感器的工作电极；以及驱动电路，其在所述场效应晶体管的源电极与漏电极之间产生电位差，所述场效应晶体管的参比电极电位被固定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.02 JP 2016-040360;2017.02.22 JP 2017-031501.一种电子部件，其特征在于，具备：场效应晶体管，其构成离子传感器的工作电极；以及驱动电路，其在所述场效应晶体管的源电极与漏电极之间产生电位差，所述场效应晶体管的参比电极电位被固定。2.根据权利要求1所述的电子部件，其特征在于，所述场效应晶体管中，在基板的一个主面上形成金刚石薄膜，并且在所述金刚石薄膜上形成所述源电极和所述漏电极。3.根据权利要求1或2所述的电子部件，其特征在于，还具备导电性金刚石电极，所述参比电极电位被所述导电性金刚石电极固定。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子部件，其特征在于，所述金刚石电极的表面发生氟终端化。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子部件，其特征在于，构成所述工作电极的场效应晶体管为离子感应性场效应晶体管。6.一种离子传感器，其基于参比电极及工作电极的输出来测定被测定液的离子浓度，其特征在于，具备：场效应晶体管，其作为所述工作电极发挥作用；金属容器，其容纳所述场效应晶体管及所述被测定液，并且被固定为预定的电位而作为所述参比电极发挥作用；以及驱动电路，其在所述场效应晶体管的源电极与漏电极之间产生电位差。7.根据权利要求6所述的离子传感器，其特征在于，所述场效应晶体管中，在基板的一个主面上形成有金刚石薄膜，并且在所述金刚石薄膜上形成有所述源电极和所述漏电极。8.根据权利要求6或7所述的离子传感器，其特征在于，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：川原田洋，稻叶优文，穆赫德·苏克里·沙伊利·法利纳·宾蒂，楢村卓朗，五十岚圭为，新谷幸弘，小河晃太朗，
申请(专利权)人：学校法人早稻田大学，横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP