Teknologi Sensor Berbasis Transistor

Transistor Sebagai Sensor

Jenis transistor yang banyak digunakan dalam aplikasi sensor adalah tipe FET. Dari tipe ini, transistor berbasis struktur metal-oxide semiconductor FET (MOSFET)-lah yang digunakan dalam sensor. MOSFET pertama kali dikembangkan pada 1959 oleh Mohamed John Atalla and Dawon Kahng. Tiga tahun berselang, Leland C. Clark and Champ Lyons mengembangkan MOSFET menjadi biosensor, namun  tahun-tahun berikutnya sensor tersebut banyak digunakan untuk mengukur parameter fisik, kimia, biologi dan lingkungan. 

Secara sederhana, cara kerja sensor FET tidak ubahnya seperti MOSFET. Hanya saja, pada bagian gate transistor diberi sebuah cairan elektrolit (electrolyte) sehingga akan menghasilkan suatu permukaan oxide-electrolyte. Suatu tegangan dapat diberikan pada elektroda referensi (reference electrode). Untuk MOSFET berkanal-n (n-channel), tegangan gerbang positif yang semakin bertambah akan menghasilkan suatu bentukan saluran konduktif di antarmuka semikonduktor dan isolator gerbang (oksida). Untuk MOSFET berkanal-p (p-channel), tegangan gerbang positif yang semakin bertambah.

Respons FET yang didorong oleh perubahan medan listrik pada permukaan oksida karena molekul analit berikatan dengan permukaan. Misalkan dalam aplikasi sensor pH, ketika permukaan oksida diinduksi oleh cairan ber-pH maka akan menyebabkan perubahan muatan dan potensial yang ada di permukaan oksida tersebut. Perubahan inilah yang digunakan sebagai fungsi sensor.

Pada contoh sensor pH, MOSFET dikenal sebagai Ion-Sensitive FET (ISFET) dimana transistor ini dikonfigurasi agar sensitif terhadap perubahan ion suatu cairan yang hendak diteliti. Sementara itu, bila MOSFET digunakan dalam pengukuran analit molekuler, dimana permukaan sensor difungsionalisasi agar memiliki reseptor yang sensitif terhadap analit tertentu, maka MOSFET dikenal sebagai BioFET.

Sumber Bacaan

Lowe, Benjamin M., Kai Sun, Ioannis Zeimpekis, Chris Kriton Skylaris, and Nicolas G. Green. "Field-Effect Sensors-from PH Sensing to Biosensing: Sensitivity Enhancement Using Streptavidin-Biotin as a Model System." Analyst 142, no. 22 (2017): 4173--4200. doi:10.1039/c7an00455a.

Park, Jeho, Hoang Hiep Nguyen, Abdela Woubit, and Moonil Kim. "Applications of Field-Effect Transistor (FET)-Type Biosensors." Applied Science and Convergence Technology 23, no. 2 (2014): 61--71. doi:10.5757/asct.2014.23.2.61.

Oyekunle, Abdulwaliy. "The History of the Transistor Marches on ." All About Circuits. Accessed February 5, 2023. https://www.allaboutcircuits.com/news/history-of-transistor-marches-on/.

Bell System Memorial. "History of The Transistor." Bell System memorial- Bell Labs history of the (the "Crystal triode"). Accessed February 5, 2023. https://www.bellsystemmemorial.com/belllabs_transistor.html. 

Computer History Museum. "1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated." 1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated | The Silicon Engine | Computer History Museum. Accessed February 5, 2023. https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/.