Fraunhofer miniaturise la commande d’un capteur de pH à base d’ISFET
L’Institut Fraunhofer pour les microsystèmes photoniques (IPMS) a miniaturisé l’électronique nécessaire au contrôle des transistors à effet de champ sensibles aux ions (ISFET) tout en réduisant considérablement les coûts de fabrication et la consommation d’énergie.
La nouvelle électronique peut être mise à disposition pour une utilisation directe ou pour une intégration dans des systèmes de mesure internes. Ce développement fait suite à celui de capteurs de pH ISFET à base de pentoxyde de niobium, qui sont utilisés pour mesurer en temps réel, en continu et avec précision les valeurs de pH en déterminant la concentration de certains ions dans l’eau ou d’autres milieux aqueux .
« Après près d’un an de développement, nous avons réussi à contrôler nos Nb2O5-ISFET pour mesurer en continu avec une consommation d’énergie inférieure à 1,3 mW, électronique comprise », déclare le Dr Olaf R. Hild, responsable de l’unité Capteurs chimiques au Fraunhofer IPMS. La consommation d’énergie et l’encombrement sont des paramètres essentiels pour les systèmes de mesure mobiles. La consommation d’énergie est réduite à 190 µW..
Les applications
Les applications concernent la surveillance continue de l’eau et l’analyse de l’environnement. A long terme, les applications vont se développer dans la technologie médicale, telles que l’analyse de divers fluides corporels, pour lesquels des systèmes de mesure petits et performants sont nécessaires.
La nouvelle électronique de contrôle qui sera présentée au salon « Sensor and Test » à Nuremberg en mai prochain est particulièrement basse consommation et économe en énergie, facile à manipuler et prête à être utilisée immédiatement. Ce système se compose d’une électronique analogique consommant moins de 1,3 mW et d’une électronique numérique connectable via USB-C à environ 100 mW, ce qui facilite un étalonnage rapide sur site.
« Comme les ISFET Fraunhofer IPMS présentent une dérive extrêmement faible et une dépendance de Nernst presque parfaite, un étalonnage en un seul point est suffisant pour la grande majorité des applications », explique Hans-Georg Dallmann, développeur électronique. Cela garantit un niveau élevé de précision, même sur de longues périodes.
« Le prochain objectif est encore plus petit, avec des puces ISFET de moins d’un millimètre carré, afin de pouvoir répondre aux applications limitées par la taille. Notre salle blanche est parfaitement équipée pour relever ce défi », déclare avec confiance Falah Al-Falahi, technologue.
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