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生物电子学是生物学和电子信息科学相互交叉渗透的一门新兴学科,是本世纪的一个研究热点领域。近年来,ISFET相关研究和发展非常迅速,已经应用到生物医疗,食品以及环境监测等领域。本文首先介绍了生物传感器的分类、发展以及重要意义,论述了ISFET生物传感器的重要地位、发展现状和应用等。本文以离子敏场效应管(ISFET)生物传感器读出电路的研究为核心,通过对ISFET敏感机理的分析,依据表面基模型与Gouy-chapman-stern和Helmholtz理论,对电解液-绝缘体-半导体(E-I-S)系统的界面势和电势分布进行了计算分析,建立了ISFET器件的行为级宏HSPICE模型,并对其进行了仿真。在分析ISFET电学特性的基础上提出了读出电路;利用模型进行了HSPICE仿真验证。本文的工作主要体现在以下几个方面:(1)通过分析MOSFET与ISFET两者的异同,建立了ISFET器件与MOSFET器件及E-I界面之间的联系,借助MOSFET器件模型,建立了ISFET的行为级宏模型,并且使用HSPICE对此模型进行了静态仿真,获得了ISFET器件的输入输出特性,此模型的建立为ISFET器件的读出电路的研究做了重要的铺垫。(2)本文通过对ISFET器件的输入输出特性的分析,研究了ISFET读出电路的工作原理,提出了一种具有低电压和低功耗特点的差分对新型ISFET生物传感器的读出电路。(3)使用所建立的ISFET器件模型,通过HSPICE来对电路进行仿真,仿真结果表明,作者所提出的读出电路具有低电压和低功耗等优点,也有效的抑制了温度等因素对ISFET器件的影响,具有重要的理论和实际意义。