Напряжение затвора остается постоянным, и измеряют ток стока.

1. Напряжение затвора остается постоянным, и измеряют ток стока.

К стоку и электроду сравнения прикладывается постоянное напряжение. Подложку и исток соединяют зажимом, а вывод подают на операционный усилитель, выполняющий функции преобразователя ток-напряжение.

Изменение потенциала на границе мембрана-раствор определяют по изменению тока стока. Но зависимость тока стока от напряжения затвора нелинейна, поэтому рассчитать изменение потенциала на границе раздела по изменению тока можно только в том случае, если известна зависимость между этими двумя переменными в любой точке рабочего диапазона.

2. Путем изменения напряжения затвора с помощью системы обратной связи ток стока поддерживают постоянным.

К стоку приложено постоянное напряжение, а ток стока измеряют с помощью операционного усилителя А. Ток стока поддерживается постоянным путем изменения напряжения на электроде сравнения.

Если потенциал на границе мембрана-раствор меняется, то схема с обратной связью компенсирует это изменение и тем самым обеспечивает постоянство тока стока. Этим способом можно непосредственно измерять изменение потенциала на границе раздела.

Недостаток способа - невозможность одновременного контроля нескольких сенсоров, поскольку напряжение затвора нужно регулировать для каждого сенсора отдельно.

Такой способ измерения используется наиболее часто, поскольку он позволяет непосредственно оценить изменение потенциала на границе мембрана-раствор.

Ионоселективный полевой транзистор.

При оценке состояния и функций внутренних органов необходимо определять концентрацию определенных веществ, например, в крови. Для этих целей необходим сенсор, отличающийся высокой чувствительностью и селективностью. Кроме того, он должен быть достаточно простым в работе и недорогим. Таким требованиям отвечает преобразователь на основе ионоселективного полевого транзистора (ИСПТ).

Способность ИСПТ реагировать на ионы обусловлена химически чувствительными ионоселективными мембранами, покрывающими затвор транзистора.

Селективность и чувствительность ионоселективной мембраны обусловлена тем; что граница раздела раствор - мембрана характеризуется очень низким энергетическим барьером для транспорта ионов одного типа и сравнительно высоким энергетическим барьером для транспорта ионов других типов.

Например, если ионоселективная мембрана селективна по отношению к ионам калия, и если в растворе повысилась концентрация хлорида калия, то ионы калия начнут перетекать из раствора в мембрану. В силу высокого энергетического барьера ионы хлора не способны диффундировать в мембрану.

В результате транспорта ионов заряда одного знака через границу раздела без участия соответствующих ионов противоположного знака изменяется потенциал границы раздела. Это изменение вынуждает ионы двигаться против градиента концентрации.

Изменение потенциала сначала замедляет, а затем останавливает результирующий перенос ионов через границу раздела. Изменение потенциала границы раздела происходит за счет изменения концентрации ионов, к которым чувствительна мембрана.

Эту зависимость описывает уравнение Нернста.

где R - газовая постоянная, T - абсолютная температура, F - постоянная Фарадея, z - заряд иона, а_i - его активность в растворе, активность иона в мембране считается большой и постоянной и поэтому учитывается в Е°.