Orientadores: Jacobus W. Swart, Edgar Charry Rodriguez

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica

Resumo: Neste trabalho é primeiro apresentada uma nova classificação dos sensores eletroquímicos, objetivando fazer um paralelo entre os sensores eletroquímicos convencionais e a crescente geração de sensores eletroquímicos microeletrônicos, ou aqueles fabricados com técnicas de fabricação de...

Resumo: Neste trabalho é primeiro apresentada uma nova classificação dos sensores eletroquímicos, objetivando fazer um paralelo entre os sensores eletroquímicos convencionais e a crescente geração de sensores eletroquímicos microeletrônicos, ou aqueles fabricados com técnicas de fabricação de circuitos integrados. Em seguida, são apresentados alguns resultados práticos relacionados com o desenvolvimento de um sensor coulométrico baseado em ISFETs. Assim, é proposto um esquema de medida conformado por: dois sensores coulométricos conectados em forma diferencial, e por um circuito eletrônico simples que realiza o cálculo do tempo de titulação a partir da segunda derivada da sua respectiva curva de titulação. O desenvolvimento do sistema inclui: a) o projeto e fabricação dos sensores coulométricos, b) o projeto e implementação com circuitos discretos de : um circuito eletrônico para o processamento do sinal de saída dos ISFETs e uma fonte de corrente simples e sua lógica de controle necessária para gerar pulsos de corrente entre 0-15 JlA. O sistema proposto é testado realizando titulações coulométricas de ácido acético, e serve para determinar concentrações de até 0.007 moles/litro usando pulsos de corrente entre 0-15 JlA. Também é apresentado um modelo simples que nos permite comprovar os resultados das medidas. Após é feita uma discussão relacionada com o mecanismo de operação do dispositivo. Finalmente é apresentado o processo de fabricação dos sensores coulométricos, o qual é baseado em um processo de fabricação de ISFETs padrão

Abstract: Firstly, in this work, is showed a new classification of the electrochemical sensors intending to make a paralell between conventional electrochemical sensors and the new generation of electrochemical microelectronic sensors, or that, fabricated with integrated circuits technology. Next,...

Abstract: Firstly, in this work, is showed a new classification of the electrochemical sensors intending to make a paralell between conventional electrochemical sensors and the new generation of electrochemical microelectronic sensors, or that, fabricated with integrated circuits technology. Next, it is showed some practical results related with developing a based on ISFET coulometric sensor. Therefore, it is proposed a measurement set-up conformed by: two coulometric sensors connected in a diferencial way, and an electronic circuit able to compute the titration time from its second derivative of the respective titulation curve. This work involves: a) the design and fabrication of the coulometric sensors, b) the design and implementation with discret circuits of: an electronic circuit for processing the ISFETs output signal and a simple current source and its necessary controllogic able to supply current pulses of 0-15 J.1A. The proposed system is tested doing coulometric titrationof acetic acid, and is able to determine concentrations until 0.007moles/literusing coulometricpulses of 0-15 J.1A. It is also showna simpie model, which corroborate the measurements, and then is given a discussion related with the mechanism of operation of this device. Finally, it is also shown the fabrication process of the coulometric sensors, which is based on a standãrd ISFET fabrication process