Porównanie elektrycznych właściwości mikroczujników impedancyjnych wykonanych na podłożach krzemowych i szklanych

• Autorzy: Chabowski K. , Piasecki T. , Nitsch K. , Gotszalk T. , Sierakowski A. , Grabiec P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/ELE-2014-012

Warianty tytułu

EN

Electrical properties comparison of impedance microsensors made on silicon and glass substrates

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono technologię wykonania, wyniki obliczeń oraz pomiarów parametrów elektrycznych mikroczujników impedancyjnych wykonanych na podłożu szklanym i krzemowym. Pomiary wykonywano w środowiskach modelowych: powietrzu, wodzie destylowanej i wodnym roztworze 0,9% NaCl. Ustalono, że czujniki wykonane na utlenionym krzemie wykazują bardzo duże sprzężenie pojemnościowe przez podłoże co negatywnie wpływa na ich czułość. Sprzężenie to można zniwelować poprzez uziemienie podłoża, niestety występuje wtedy dodatkowy efekt uboczny w postaci pojawienia się dodatkowej, pozornej rezystancji, pojemności i indukcyjności w mierzonym czujniku. W tym przypadku czujniki wykonane na szkle mają konstrukcję optymalną ze względu na niewielkie sprzężenie pojemnościowe przez podłoże.

EN

In this paper we presented a manufacturing technology, parameters calculation and electrical measurements results of impedance microsensors made on glass and silicon substrates. Measurements were held in model environments: air, distilled water and 0.9% NaCl aqueous solution. The sensors made on oxidized silicon express a large capacitive coupling through the substrate, which has a negative influence on its sensitivity. This coupling can be eliminated by grounding the substrate, however by doing this, an additional side effect occurs. The side effect relies on appearance of an additional apparent resistance, capacitance and inductance in measured sensor. In this case sensors made on glass has the optimal construction because of a low capacitive coupling.

Słowa kluczowe

PL

spektroskopia impedancyjna; czujnik; elektrody palczaste

EN

impedance spectroscopy; sensor; interdigitated electrodes

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 4
• Strony: 51--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Chabowski K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Piasecki T.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Nitsch K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Gotszalk T.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Sierakowski A.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

autor

Grabiec P.

• Instytut Technologii Elektronowej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Hong J. i in.: AC frequency characteristics of coplanar impedance sensors as design parameters, Lab on a chip, 5 (2005), 270-279.
• [2] Zou Z. i in.: A nanointerdigitated electrodes array on polymer for disposable impedimetric biosensors, Solid-State Sensors Actuators and Microsystems Workshop, Hilton Head Island, South Carolina, June 4-8, 2006.
• [3] Ben-Yoav H. i in.: An electrochemical impedance model for integrated bacterial biofilms, Electrochimica Acta, 56 (2011), 7780-7786.
• [4] Johnson M. i in.: Design and Testing of an Impedance-Based Sensor for Monitoring Drug Delivery, Journal of The Electrochemical Society, 152 (2005), H6-H11.
• [5] Errachid A. i in.: New technology for multi-sensor silicon needles for biomedical applications, Sensors and Actuators B: Chemical, 78 (2001), 279-284.
• [6] Pardes J. i in.: Interdigitated microelectrode biosensor for bacterial biofilm growth monitoring by impedance spectroscopy technique in 96-well microtiter plates, Sensors and Actuators B: Chemical, 178 (2013), 663-670.
• [7] Pardes J. i in.: Real time monitoring of the impedance characteristics of Staphylococcal bacterial biofilm cultures with a modified CDC reactor system., Biosensors and Bioelectronics, 38 (2012), 226-232.
• [8] Yang L. i in.: Interdigitated microelectrode (IME) impedance sensor for the detection of viable Salmonella typhimurium, Biosensors and Bioelectronics, 19 (2004), 1139-1147.
• [9] Bryan T.: An optimised electrochemical biosensor for the label-free detection of C-reactive protein in blood, Biosensors and Bioelectronics, 39 (2013), 94-98.
• [10] Bhavsar K. i in.: A cytokine immunosensor for Multiple Sclerosis detection based upon label-free electrochemical impedance spectroscopy using electroplated printed circuit board electrodes, Biosensors and Bioelectronics, 25 (2009), 506-509.
• [11] Nieradka K., Gotszalk T., Schroeder G., A novel method for simultaneous readout of static bending and multimode resonance-frequency of microcantilever-based biochemical sensors, Sensors and Actuators B: Chemical, 170 (2012), 172-175.
• [12] Olthuis W., Streekstra W., Bergveld P., Theoretical and experimental determination of cell constants of planar-interdigitated electrolyte conductivity sensors, Sensors and Actuators B: Chemical, 24 (1995), 252-256.
• [13] Rusiniak L.: Electric properties of water. New experimental data in in the 5 Hz - 13 MHz frequency range, Acta Geophysica Polonica, 52 (2004), 63-76.
• [14] Sholz F. (Ed.), Electroanalytical Methods, Springer, 2010.
• [15] Moroń Z.: Pomiary przewodności elektrycznej cieczy przy małych częstotliwościach, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2003.