使用双极晶体管的电流传感器制造技术

本发明专利技术的某些方面提供用于感测的方法及设备。用于感测的一个实例性设备包含：传感器，其经配置以供应指示参数的电流；以及双极晶体管，其具有耦合到所述传感器以接收所述电流的基极，所述双极晶体管经配置以基于所述电流而产生经放大电流。所述设备还可包含测量电路，所述测量电路耦合到所述双极晶体管且经配置以接收所述经放大电流。

A current sensor using bipolar transistors

Some aspects of the present invention provide a method and equipment for sensing. For an example of sensing equipment comprising a sensor, which is configured to supply current indicator parameters; and a bipolar transistor, is coupled to the sensor to receive the base current of the bipolar transistor configured to the current generated based on amplified current. The device may also include a measurement circuit, which is coupled to the bipolar transistor and configured to receive the amplified current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用双极晶体管的电流传感器根据35U.S.C.§119的优先权主张本申请案主张在2016年6月14日提出申请的美国申请案第15/181,596号的优先权，所述美国申请案主张标题为“使用双极晶体管的离子电流传感器(IONICCURRENTSENSORSUSINGBIPOLARTRANSISTORS)”且在2015年6月17日提出申请的美国临时专利申请案第62/181,158号的权益，所述美国申请案及所述美国临时专利申请案经让与于本申请案的受让人且借此以全文引用的方式明确并入本文中。
本专利技术的某些方面通常涉及电子电路，且更特定来说涉及使用双极晶体管的电流传感器。
技术介绍
换能器是用于将一个形式的能量转换成另一形式的能量的装置。传感器为经设计成检测(即，感测)呈一个形式的传感器的环境的特性且以另一形式(其可为电信号)指示此特性的换能器。例如，可使用离子电流传感器来将介质的离子电流转换成电信号，使得电信号可经进一步处理(例如，放大、滤波、数字化，等)。
技术实现思路
本专利技术的某些方面通常涉及使用双极晶体管的电流传感器(例如，离子电流传感器)。本专利技术的某些方面提供用于感测的设备。设备通常包含：传感器，其经配置以供应指示参数的电流；双极晶体管，其具有耦合到所述传感器以接收所述电流的基极，所述双极晶体管经配置以基于所述电流而产生经放大电流，以及测量电路，其耦合到所述双极晶体管且经配置以接收所述经放大电流。本专利技术的某些方面提供用于感测的方法。方法通常包含：在双极晶体管的基极处接收基极电流，所述基极电流指示参数；使用双极晶体管来放大基极电流以产生经放大电流；以及基于所述经放大基极电流而确定参数。本专利技术的某些方面提供用于感测的设备。设备通常包含用于在双极晶体管的基极处接收基极电流的装置，所述基极电流指示参数；用于使用双极晶体管放大基极电流以产生经放大电流的装置；及用于基于所述经放大基极电流而确定参数的装置。本专利技术的某些方面提供装置。所述装置通常包含多个测量单元，每一测量单元包含经配置以供应指示参数的电流的传感器；以及双极晶体管，所述双极晶体管具有耦合到传感器以接收电流的基极，所述双极晶体管经配置以基于所述电流而产生经放大电流；以及复数个模/数转换器，其中来自多个测量单元的双极晶体管的输出选择性地耦合到多个模/数转换器中的一个模/数转换器。附图说明为了可更详细理解本专利技术的上述特征的方式，可通过参考多个方面(在附图中说明其中的一些)进行上文简洁概述的更特定描述。然而，应理解，附图仅说明本专利技术的某些典型方面且因此并不应视为限制其范围，因为描述可承认其它同样有效方面。图1为具有传感器阵列及用于控制传感器阵列的扫描的处理系统的实例性系统。图2为展示随介质的性质而变的介质中的电流的改变的实例性曲线图。图3说明用于检测介质中的分子的实例性感测井。图4A至4F说明根据本专利技术的某些方面的使用n掺杂/p掺杂/n掺杂(npn)双极晶体管来进行电流放大的实例性电流测量电路。图5A及5B说明本专利技术的某些方面的经配置以经由npn晶体管放大且将感测电流转换成电压的实例性电流测量电路。图6A至6F说明根据本专利技术的某些方面的使用p掺杂/n掺杂/p掺杂(pnp)双极晶体管来进行电流放大的实例性电流测量电路。图7A及7B说明本专利技术的某些方面的经配置以经由pnp晶体管放大且将感测电流转换成电压的实例性电流测量电路。图8为根据本专利技术的某些方面的用于确定介质的参数在实例性操作的流程图。具体实施方式下文描述本专利技术的各种方面。本文中的教示可以广泛各种形式体现且本文中所揭示的任何特定结构、功能或两者仅为代表性应为显而易见的。基于本文中的教示，所属领域的技术人员应了解本文中所揭示的方面可独立于任何其它方面实施且这些方面中的两个或多于两个可以各种方式组合。例如，可使用本文中所阐明的任何数目个方面实施设备或可实践方法。另外，可使用其它结构、功能性或除本文中所阐明的方面中的一或多个外的结构及功能性来实施此设备或实践此方法。此外，方面可包括权利要求的至少一个元素。措词“示范性”在本文中用于意指“用作实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任一方面未必解释为比其它方面较佳或有利。实例性电流传感器本专利技术的某些方面提供用于使用实施有双极晶体管的电流传感器来确定介质的参数的方法及设备。电流传感器可为经配置以将介质的离子电流转换成电信号的传感器阵列中的多个电流传感器中的一个。图1为具有传感器阵列100及用于控制传感器阵列的扫描的处理系统的实例性系统。如所说明，电流传感器阵列100包含多个块102，每一块包含多个测量单元104。垂直块扫描器106可用于选择行中的每一测量单元104来进行电流测量。例如，每一测量单元104可包含可通过垂直块扫描器106经由开关激活的电流感测电路(图1中未展示)。一旦测量单元104进行电流测量，可将测量单元104的电流测量输出传递到水平块扫描器108。例如，电流传感器阵列100可包含可用于选择相应测量单元104的输出信号的多个多路复用器110(MUX)。可将所选择输出(其可为模拟形式)发送到模/数转换器(ADC)112，在所述模/数转换器处将所述模拟输出转换成数字信号。接着将由对应测量单元104测量的电流的数字表示发送到水平块扫描器108。水平块扫描器108可将所测量电流的数字表示传递到处理器114供用于分析。电流传感器阵列100的每一测量单元104可经配置以感测(例如，测量)跨越介质的电流。电流的测量值可指示与电流流动穿过其的介质相关联的性质，如本文中更详细所描述。图2为说明随与介质相关联的性质的而变的介质中电流的实例性电平的曲线图200。即，具有可跨越在特定范围内的周期202测量的特定平均数的电流测量值可指示与介质相关联的性质。例如，周期202期间的电流测量值可指示性质C，且周期204期间的电流测量值可指示性质B，如所说明。噪声的量可耦合到每一测量单元104的电流测量。例如，电流测量的噪声可具有噪声振幅206。如果电流测量的噪声振幅过大，那么可能变得越来越难以区分介质的一个性质与另一性质。即，可能变得难以确定电流测量表示的介质的性质，从而导致错误。例如，如果流动穿过具有性质C的介质的电流测量噪声过大，那么可能使电流测量与性质B错误地相关联。本专利技术的方面提供用于减少电流测量噪声的设备及技术。图3说明用于检测介质中的分子的实例性感测井302。例如，电流传感器阵列100中的测量井104中的每一个可包含用于检测分子的感测井302。每一感测井可每感测井覆盖有隔膜及纳米孔310(例如，开口)。感测井302及在感测井上面的空间可含有离子溶液。可使用两个电极来在离子溶液中产生电流(例如，感测电流(Is))。例如，可将偏压电压(Vbias)施加到电极304，所述电极可为跨越电流传感器阵列100的感测井的全部或部分的共用电极。在一些方面中，Vbias可经由电压电源(未展示)供应。通过将Vbias施加到电极304，感测电流Is可从电极304流动穿过介质(例如，穿过纳米孔)且到电极306(例如，感测机制)。从电极，感测电流Is可流动到电流测量电路308，其中感测电流Is可被放大及测量。由电流测量所测量的感测电流Is的电平的变化可指示与介质相关联的性质，如上文关于图2所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感测的方法，其包括：在双极晶体管的基极处接收基极电流，所述基极电流指示参数；使用所述双极晶体管来放大所述基极电流来产生经放大电流；及基于所述经放大基极电流而确定所述参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 US 62/181,158;2016.06.14 US 15/181,5961.一种用于感测的方法，其包括：在双极晶体管的基极处接收基极电流，所述基极电流指示参数；使用所述双极晶体管来放大所述基极电流来产生经放大电流；及基于所述经放大基极电流而确定所述参数。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括通过传感器将所述基极电流供应到所述双极晶体管的所述基极。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述供应包括响应于一或多个光子而产生所述基极电流。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述供应包括响应于电流流动穿过介质而产生所述基极电流。5.根据权利要求4所述的方法，其中流动穿过所述介质的所述电流包括离子电流。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述供应包括响应于所述介质的pH而产生所述基极电流且其中所述参数包括所述介质的所述pH。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述介质包括含至少一种脱氧核糖核酸DNA片段的溶液且其中所述参数包括所述DNA片段中的碱基的类型。8.根据权利要求4所述的方法，其中所述介质包括电解溶液且其中所述确定包括使用所述经放大基极电流来检测所述电解溶液中的分子。9.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：致使所述基极电流流动穿过第一电极与第二电极之间的所述介质；以及用所述双极晶体管的基极到发射极电压(VBE)对所述第二电极加偏压。10.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：致使所述基极电流流动穿过第一电极与第二电极之间的所述介质；以及用偏压电压对所述第一电极加偏压。11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述经放大基极电流转换成感测电压，其中所述确定包括基于所述感测电压而确定所述参数。12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括缓冲所述感测电压，其中所述确定包括基于所述所缓冲感测电压而确定所述参数。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述转换包括使所述经放大电流穿过电耦合到所述双极晶体管的电阻元件以产生所述感测电压。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述电阻元件包括多晶硅电阻器、离子注入电阻器、在三极管区域中操作的晶体管或被关断晶体管中的至少一个。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述转换包括：在第一周期期间将电耦合到所述双极晶体管的集电极的电容器放电到参考电势；以及允许所述双极晶体管的集电极电流在第二周期期间对所述电容器进行充电。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述转换包括：在第一周期期间将电耦合到所述双极晶体管的集电极的电容器充电到电压电平；以及允许所述双极晶体管的集电极电流在第二周期期间使所述电容器放电。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述放大包括使用与所述双极晶体管电耦合且经配置以使所述基极电流的总电流放大增加的另一双极晶体管。18.一种用于感测的设备，其包括：传感器，其经配置以供应指示参数的电流；双极晶体管，其具有耦合到所述传感器以接收所述电流的基极，所述双极晶体管经配置以基于所述电流而产生经放大电流；以及测量电路，其耦合到所述双极晶体管且经配置以接收所述经放大电流。19.根据权利要求18所述的设备，其中所述传感器经配置以响应于一或多个光子而供应所述电流。20.根据权利要求18所述的设备，其中所述传感器经配置以响应于电流流动穿过介质而供应所述电流。21.根据权利要求20所述的设备，其中流动穿过所述介质的所述电流包括离子电流。22.根据权利要求20所述的设备，其中所述传感器经配置以响应于所述介质的pH而供应所述电流且其中所述参数包括所述介质的所述pH。23.根据权利要求20所述的设备，其中所述介质包括含至少一种脱氧核糖核酸DNA片段的溶液且其中所述参数包括所述DNA片段中的碱基的类型。24.根据权利要求20所述的设备，其中所述介质包括电解溶液且其中所述传感器经配置以基于所述电解溶液中的分子而供应所述电流。25.根据权利要求18所述的设备，其中所述测量电路经配置以测量所述经放大电流。26.根据权利要求25所述的设备，其进一步包括处理系统，所述处理系统经配置以基于所述所测量的经放大电流而确定所述参数。27.根据权利要求18所述的设备，其进一步包括第一电极，其中所述传感器包括：第二电极，其中所述双极晶体管的基极电耦合到所述第二电极且其中所述电流对在所述第一电极与所述第二电极之间流动的电流作出响应。28.根据权利要求18所述的设备，其进一步包括开关，所述开关电耦合到所述双极晶体管的集电极且经配置以选择性连接所述双极晶体管的集电极电流以指示所述参数。29.根据权利要求18所述的设备，其中所述双极晶体管包括npn晶体管。30.根据权利要求29所述的设备，其进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·阿帕林，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US