使用场效应晶体管作为传感器的电子（生物）传感器

第一部分介绍场效应晶体管的基本原理、不同类型的场效应晶体管，以及如何使用 EmStat Pico 对其进行表征。

第二部分更侧重于先进的场效应晶体管，例如作为半导体的石墨烯、有机电化学场效应晶体管的概念等。

场效应晶体管（FET）是常见的电子元件，但也适用于制造具有内置信号放大功能的化学（生物）传感器。由于表征工具的投资成本问题，电化学家对探索基于场效应晶体管的传感器的可能性犹豫不决。本次网络研讨会旨在改变这一现状。

两位发言人：
Lutz Stratmann 博士 PalmSens）将与 FET 专家 Marcin Szymon Filipiak 博士（波兰科学院物理化学研究所）讨论基于 FET 的传感器的基本原理、如何对其进行表征、使用哪些仪器以及一些应用实例。

EmStat Pico 开发套件应用说明 - FET 特性

使用场效应晶体管作为换能器的电子（生物）传感器--第 1 部分中的章节

0:00介绍发言人
2:00测量场效应晶体管的双恒电位仪
5:05与物理化学研究所合作进行验证
6:20介绍 Marcin Szymon Filipiak
9:06什么是场效应晶体管？
11:36将双恒电位仪连接到场效应晶体管的两种方法
15:00EmStat Pico 的基准测试
17:18生物传感应用的三种架构
20:47利用 EmStat Pico 进行扩展栅极测量
29:14基于场效应晶体管的生物传感技术的优势与挑战
32:43免疫场效应晶体管中的受体大小、表面工程和 PEG
40:50加有促甲状腺激素的马血清测量示例
44:10结论
47:18问题 1：是否可以使用PalmSens恒电位仪的 EIS 测量跨导？
48:30问题 2：PEG 的作用是什么？感应机制是什么？您是在感应分析物的电荷吗？
48:38问题 3：10nA 在生物可穿戴设备中是否现实可行？
51:21问题 4：
51:20能否使用 PalmSens4 测量场效应晶体管？
54:10问题 5：如何将双恒电位仪连接到场效应晶体管？
57:12问题 6：为什么计数电极和参比电极相互连接？
58:55问题 7：EmStat Pico 能否测量用于生物传感的所有三种 FET 架构？
1:03:46问题 8：PEG 隔层如何提高灵敏度？
1:05:58问题 9：在为生物传感器应用选择场效应晶体管时，有哪些关键参数？

使用场效应晶体管作为换能器的电子（生物）传感器--第 2 部分中的章节

0:00发言者介绍
0:30摘要使用场效应晶体管作为传感器的电子生物传感器 - 第 1 部分
3:20介绍 Marcin Szymon Filipiak
4:55第 1 章 - 基于场效应晶体管的生物传感微型复用双恒电位仪
5:06第 1 章 - 使用 EmStat Pico MUX16 进行概念验证研究
16:20第 1 章--结论
16:52第 2 章 - 单片 CVD 生长石墨烯
20:40第 2 章 - MOSFET 与电解质栅 FET
21:50第 2 章 - 使用 EmStat Pico 开发套件进行 GFET 测量设置
28:02第 2 章 - 结论
29:05第 3 章 - 有机电化学晶体管（OECT）
31:30第 3 章 - 结论
34:35问题 1 - 栅极是金电极吗？
35:23问题 2 - 金层的厚度是多少？
36:00问题 3 - 图表末端的噪音是什么？
37:57问题 4 - 为什么要将场效应晶体管放在法拉第笼中，而您似乎使用了非屏蔽长电缆？
40:46问题 5 - 为什么 16 个相同类型的 MOSFET 会出现 16 种不同的结果？
42:43问题 6 - GFET 是否随时间而稳定？还是泄漏电流随时间增加？
45:22问题 7 - 为什么多路复用需要多达 16 个晶体管？一个晶体管不就足够了吗？
48:03问题 8 - EmStat Pico 开发套件与 EmStat Pico MUX16 有什么区别？
50:19问题 9 - 您使用的硫醇化学物质是什么，链长是多少？
51:10问题 10 - 为什么不使用导通/截止比更高的碳纳米管场效应晶体管？

有关场效应管测量的常见问题

开始 FET 测量并不难。请阅读以下常见问题。

场效应晶体管特性鉴定需要哪种仪器？

在进行场效应晶体管鉴定时，需要控制两个不同的电位（VSD 和 VG），记录源极-漏极电流 ISD，并选择性地记录栅极电流 IG。单通道恒电位仪无法进行这些测量。需要使用双恒电位仪、两个单通道恒电位仪或多通道仪器。

场效应晶体管特性鉴定所需仪器

需要一台双恒电位仪、两台单通道恒电位仪或一台多通道仪器。

EmStat Pico 有 2 个 WE、2 个 RE 和 2 个 CE 连接，因为它有 2 个通道。当切换到双恒电位仪模式时，它实际上有 2 个 WE、1 个 RE 和 1 个 CE。第一个 WE 可用于控制可变电位，第二个 WE 可用于施加恒定电位，同时两个电极可同时记录电流。

使用具有完美同步电位控制和电流记录功能的单一设备进行测量既实用又经济。EmStat Pico 的一个优点是具有 MethodSCRIPT 功能。它能有效地对两个工作电极进行自动量程。标准的双恒电位仪测量允许优化第一个工作电极的电流范围（自动量程），但第二个工作电极的电流范围是固定的。本应用说明的 MethodSCRIPT 代码（见附件 4.1）包含一个循环，可优化第二个 WE 的电流范围。

从 EmStat Pico 开发套件开始

我可以使用 PalmSens4 进行这项实验吗？

是的，PalmSens4 双恒电位仪能够进行这些实验，但无法对第二个工作电极进行自动量程。克服这一限制的好方法是将扫描分成多次测量。这可以在 PSTrace 的脚本窗口中方便地完成。

了解带有双恒电位仪的 PalmSens4

为什么要在 EmStat Pico 上合并 CE1 和 RE1？

我们只需要像双电极系统那样控制电位。我们不需要三电极系统。因此，我们将 CE1 和 RE1 结合起来。

关于双电极和三电极系统的更多信息

在没有参考 RE1 的情况下，如何操纵 WE1 电位？

EmStat Pico 用作双恒电位仪，而不是两个独立的通道。这意味着 WE0 和 WE1 共用相同的 RE 和 CE。

双恒电位仪的更多信息

MethodSCRIPT 如何工作？

MethodSCRIPT 是PalmSens最新一代恒电位仪使用的语言。通过 MethodSCRIPT，您可以完全控制仪器或恒电位仪模块。通过 MethodSCRIPT，您可以定制和组合测量技术，并执行包括使用板载存储、数据分析和控制外部外设在内的操作。例如，EmStat Pico 就支持 MethodSCRIPT。

在 EmStat Pico Dev Kit 上使用 MethodSCRIPT

阅读应用说明 - FET 特性分析

了解更多有关 MethodSCRIPT 的信息