化學(xué)與生物傳感器

1、第八篇化學(xué)與生物傳感器81化學(xué)傳感器811電位型電化學(xué)傳感器原理812離子敏感器件8121ISFET的結(jié)構(gòu)與工作原理8122ISFET的特點和應(yīng)用813氣敏傳感器8131氣敏半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機理8132電阻型氣敏器件8133非電阻型氣敏器件82生物傳感器821酶傳感器8211酶反應(yīng)8212酶傳感器822微生物傳感器8221微生物反應(yīng)8222微生物傳感器823免疫傳感器8231免疫學(xué)反應(yīng)8232免疫傳感器824生物組織傳感器825光生物傳

2、感器思考題8化學(xué)與生物傳感器作為信息變換手段之一的化學(xué)傳感器，是應(yīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電化學(xué)現(xiàn)象及根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的各種信息（如光效應(yīng)、熱效應(yīng)、場效應(yīng)和質(zhì)量變化）來設(shè)計的各種精密而靈敏的探測裝置。此類傳感器用于檢測及測量特定的某種或多種化學(xué)物質(zhì)，因此化學(xué)傳感器必須具有對待測化學(xué)物質(zhì)的形狀或分子結(jié)構(gòu)選擇性俘獲的功能（接受器功能）和將俘獲的化學(xué)量有效轉(zhuǎn)換為電信號的功能（轉(zhuǎn)換器功能）。用固定化生物成分或生物體作為敏感元件的傳感器稱為生物傳感器。生

3、物傳感器實際上是化學(xué)傳感器的子系統(tǒng)，但也常冠以其名單獨作專題考慮。此類傳感器檢測及測量的待分析物質(zhì)也可是純化學(xué)物質(zhì)(甚至是無機物)，盡管其生物組分是目標分析物，關(guān)鍵不同之處在于其識別元件在性質(zhì)上是生物質(zhì)。本章對化學(xué)傳感器主要介紹離子敏感器件和氣敏傳感器；對生物傳感器將介紹酶、微生物、抗體等傳感器。圖83氫電極與其它半電池相連接在標準狀態(tài)，氫氣分壓為101325Pa，溫度為298K(25℃)，定義氫的標準電極電位為零（電位E0=0V），可

4、決定另一電極電位。由于氫電極不方便，常用飽和甘汞電極作參考電極（電位E0=0.24V）。溶液濃度與測量電極電位的關(guān)系由能斯特方程確定，基本能斯持方程是從基礎(chǔ)熱力學(xué)方程導(dǎo)出的對數(shù)關(guān)系式式（81）??????????????ROExElg06.00式中E測量電極電位，V；E0參考電極電位，V；[Ox]溶液中氧化性物質(zhì)濃度（活度），molL；[R]溶液中還原性物質(zhì)濃度（活度），molL，金屬電極[R]=1。812離子敏感器件離子敏感器件離子敏

5、感器件是一種對離子具有選擇敏感作用的場效應(yīng)晶體管。它是由離子選擇性電極（ISE）與金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）組合而成，簡稱ISFET。IS－FET是用來測量溶液（或體液）中的離子活度的微型固態(tài)電化學(xué)敏感器件。8121ISFET的結(jié)構(gòu)與工作原理的結(jié)構(gòu)與工作原理為了介紹離子敏感器件的工作原理，必須對場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和特性有個基本了解。一、一、MOFET的結(jié)構(gòu)和特性的結(jié)構(gòu)和特性用半導(dǎo)體工藝制作的金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效