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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.59.2011.tde-04042012-103423
Document
Author
Full name
Jessica Colnaghi Fernandes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2011
Supervisor
Committee
Mulato, Marcelo (President)
Carreno, Marcelo Nelson Paez
Constantino, Carlos José Leopoldo
Title in Portuguese
Análise do comportamento de sensores EGFET como função do tempo, iluminação, área da superfície e temperatura
Keywords in Portuguese
EGFET
FTO
sensor de pH
Abstract in Portuguese
O transistor de efeito de campo de porta estendida (EGFET) é um dispositivo composto por uma membrana sensível a íons e um MOSFET comercial, que pode ser aplicado para a medição do teor de íons em uma solução. O filme fino de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) foi utilizado como a membrana seletiva do EGFET, e todo o sistema foi utilizado como sensor de pH. Os sensores de pH desenvolvidos a partir de transistores de efeito de campo (FETs) detectam o campo elétrico criado pelos íons da solução. A alteração do pH no organismo afeta a estrutura e a atividade das macromoléculas biológicas, por isso a detecção da alteração do pH no organismo é de grande importância. O objetivo deste trabalho foi o estudo da influência de alguns agentes externos sobre o FTO para ser utilizado como membrana sensível a íons do EGFET como sensor de pH. O sensor padrão apresentou uma resposta linear no escuro por volta de 37 mV/pH, para uma área de membrana de 230 mm2 . Foram estudados o efeito da evolução da medida no tempo, o efeito da iluminação, o efeito da alteração da área de contato do filme fino de FTO com a solução de pH e o efeito da alteração da temperatura da solução de pH. Para as medições feitas no escuro a dependência do tempo foi diferente das medições feitas na presença de luz UV-VIS. Para pHs ácidos a presença da luz faz com que o valor da corrente Ids diminua em relação a mesma medição no escuro enquanto que para pHs básicos, o valor da corrente aumenta. A sensibilidade na presença da luz altera em torno de 10%. Para o estudo do efeito da área foram utilizadas duas formas diferentes de medições, sendo a primeira forma utilizando diferentes áreas da mesma amostra e a segunda forma utilizando áreas diferentes para diferentes amostras. O aumento da temperatura da solução aumenta o valor da corrente do sensor em até 5% e aumenta a sensibilidade em 60%.
Title in English
Analysis of the behavior of EGFET sensor as a function of time, illumination, surface área and temperature.
Keywords in English
EGFET
FTO
light dependence
membrane area dependence
solution temperature dependence.
time evolution
Abstract in English
The extended gate field effect transistor (EGFET) is a device composed of a conventional ion sensitive electrode and a commercial MOSFET device, which can be applied for the measurement of ion content in a solution. The fluorine-doped tin oxide thin film (FTO) is used as a sensitive membrane of the EGFET, and the whole system was used as a pH sensor. The pH sensor developed from field effect transistors (FTO) detect the electric field created by the ions of the solution. Changing the pH in the body affects the structure and activity of biological macromolecules, and the detection of pH change in the body is of great importance. The aim of this paper was study the influence of some external agents in the FTO for used as ion sensitive membrane EGFET as pH sensor. The standard sensor presented a linear response in the dark about 37 mV/pH, for a membrane area of 230 mm2 . Was studied the effect of the evolution of the measure in time, the illumination effect, the effect of changing the contact area of the FTO thin film with the solution pH and the effect of changing the temperature of the pH solution. For measurements in the dark the time dependence is different than for the case under UV-VIS illumination. For acids solutions the light presence causes a current value decreases over the same measurement in the dark, whereas for basic solution the current values increases. The sensitivity in light presence changes around 10%. To study the area effect two different studies was applied. The first measure was using different areas of the same sample and the second measure was using different areas of different samples. Increasing the solution temperature the current value of the sensor also increases and the sensitivity increase about 60%.
 
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Publishing Date
2012-04-17
 
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