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2026-01-31T15:42:59Z

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Der '''ionensensitive Feldeffekttransistor''' (ISFET, auch '''ionenselektiver''' oder '''ionenempfindlicher Feldeffekttransistor''') ist ein spezieller Typ von [[Isolierschicht-Feldeffekttransistor]] (IGFET), der den [[pH-Wert]] einer Lösung [[PH-Wert-Messung|messen]] kann. Der ISFET wurde 1970 entwickelt und stellt die erste Bauform der sogenannten [[Enzym-Feldeffekttransistor]]en (Biosensor-FETs) dar.<ref name="Bergveld" /><ref name="Schoning" />

== Funktionsweise ==
[[Datei:ISFET.jpg|mini|hochkant=1.6|Prinzipaufbau eines ISFET]]
Das [[Messprinzip]] basiert genau wie beim Isolierschicht-Feldeffekttransistor auf einer Veränderung des Feldeffektes (Ausbildung einer [[Raumladungszone]]), welcher sich zwischen Source und Drain bildet. An Stelle des elektrischen Kontaktes am Gate wird eine [[ion]]ensensitive Schicht (z. B. [[Aluminiumoxid|Al2O3]], [[Siliciumnitrid|Si3N4]], oder [[Tantal(V)-oxid|Ta2O5]] als pH-sensitive Schicht) aufgebracht, die direkt mit der zu messenden Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird. Über eine [[Bias (Elektronik)|Biasspannung]] (in der Skizze rechts als ''Vg'' bezeichnet) kann über eine [[Referenzelektrode]], die sich ebenfalls in der Lösung befindet, der Arbeitspunkt des ISFETs festgelegt werden (analog zum Festlegen des Arbeitspunktes eines FETs).

Abhängig von der Konzentration der Ionen in der zu untersuchenden Lösung bildet sich ein zusätzliches Oberflächenpotential am Kontakt zwischen Flüssigkeit und ionensensitiver Schicht ([[Nernst-Gleichung]]) aus. Dieses Potential addiert sich auf die konstant angelegte Biasspannung auf und beeinflusst somit die Raumladungszone zwischen Source und Drain. Dies führt zu einer Änderung des Source-Drain-Stromes, welcher gemessen werden kann. Die Änderungen sind daher direkt proportional zur Änderung der Analytkonzentration. Über eine [[Kalibrierung]] lässt sich mit Hilfe des gemessenen Stroms auf die Analytkonzentration zurückrechnen. Der ISFET ist elektrisch betrachtet dabei ein [[Transimpedanzverstärker|Transimpedanzwandler]]. Ein elektrisches Potential wird, ohne dass ein nennenswerter Strom fließt, potentiometrisch gemessen und in einen messbaren Source-Drain-Strom umgesetzt. Dieser ist dabei in erster Näherung unabhängig von nachfolgenden Schaltungen und somit als hochohmige [[Stromquelle]] belastbar.

== Sonstiges ==
Ionensensitiven Feldeffekttransistoren können mit photohärtbaren Epoxidharzen verkapselt werden.<ref>{{Literatur|Datum=1990-10-01|Nummer=4|Abruf=2026-01-31|Titel=Encapsulation of chemically sensitive field-effect transistors with photocurable epoxy resins|Band=2|Online=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/092540059080153Q|ISSN=0925-4005|Seiten=271–276|Autor=C. Dumschat, H. Müller, H. Rautschek, H. -J. Timpe, W. Hoffmann, M. T. Pham, J. Hüller|Sammelwerk=Sensors and Actuators B: Chemical|DOI=10.1016/0925-4005(90)80153-Q}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="Bergveld">
{{cite journal |last1=Bergveld |title=The impact of MOSFET-based sensors |journal=Sensors and Actuators |date=1985-10 |volume=8 |issue=2 |pages=109–127 |doi=10.1016/0250-6874(85)87009-8 |url=https://core.ac.uk/download/pdf/11473091.pdf |language=en |issn=0250-6874|bibcode=1985SeAc....8..109B }}
</ref>
<ref name="Schoning">
{{cite journal |last1=Schöning |first1=Michael J. |last2=Poghossian |first2=Arshak |title=Recent advances in biologically sensitive field-effect transistors (BioFETs) |journal=Analyst |date=2002-09-10 |volume=127 |issue=9 |pages=1137–1151 |doi=10.1039/B204444G |pmid=12375833 |url=https://juser.fz-juelich.de/record/16078/files/12968.pdf |issn=1364-5528|bibcode=2002Ana...127.1137S }}
</ref>
</references>

[[Kategorie:Transistor]]
[[Kategorie:Chemisches Messgerät]]

Ionensensitiver Feldeffekttransistor - Versionsgeschichte

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