Transistor ISFET

    Clase de transistor de efecto campo sensible a la presencia de iones como indica su nombre, el cual es el acrónimo de los términos ingleses Ion Sensitive Field Effect Transistor.

    Los átomos presentan en su constitución un conjunto de partículas con cargas positivas o protones, otro de partículas con carga negativa o electrones y otro de partículas sin carga de ningún tipo o neutrones. Los átomos son eléctricamente neutros, lo que significa que en ellos el número de protones es igual al de electrones. Si, por cualquier causa, este equilibrio se rompe, aparecen los iones, los cuales son átomos en los que se manifiesta un estado eléctrico, que es positivo, si hay defecto de electrones y negativo, si registra exceso de éstos.

    Ciertos iones tienen especial relevancia química, como es el caso de los iones hidrógeno, H+. Su importancia radica en que su existencia, en determinadas cantidades, es la causa de la acidez de las sustancias. De este modo, puede decirse que una especie química es un ácido cuando en disolución es capaz de dar H+. Por ello, puede decirse que una sustancia es un ácido tanto más potente, cuanto más acusada esté esta característica. En la práctica, aun en los ácidos más fuertes, la concentración presente de iones H+, que se representa por [H+] alcanza valores muy bajos, por lo que el danés Sörensen propuso para medir la acidez el llamado pH, el cual se define como:

    pH = - log [H+]

    Tomada como referencia el agua, cuyo pH es 7, las sustancias se clasifican en tres grupos: de pH < 7 (ácidos), de pH > 7 (bases) y de pH = 7 (neutras).

    La determinación del pH de una sustancia y, por consiguiente, de su acidez o basicidad es de importancia absoluta en la industria química, en general, y en la alimenticia, en particular. También es de trascendental importancia en investigaciones biológicas en las que diversas interacciones de las células con el medio externo a ellas o bien a la inversa, puede originar tasa de variación del pH, que impliquen fenómenos significativos.

    En este sentido es donde se inserta la aplicación de los transistores ISFET, que actúan como sensores capaces de detectar cambios de pH.

    Se trata de componentes, basados en la tecnología MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor, Field Efect Transistor). Estos transistores están constituidos por una capa de material semiconductor, tipo N, que se llama canal, a la que se hallan adosadas dos capas de semiconductor, tipo P, conectadas entre sí. En el canal existen dos terminales, que se llaman, respectivamente, fuente y drenador, existiendo, finalmente, un elemento graduador, llamado puerta, el cual está aislado del canal.

    El funcionamiento de los ISFET se basa en que, ligados a una solución electrolítica por medio de un sensor, se mide la diferencia de potencial que se establece entre dicha disolución y la puerta del transistor por la mayor o menor cantidad de H+. De esta manera, cuando cambia la concentración de los iones hidrógeno, varía la corriente que atraviesa dicho transistor, lo cual se traduce en una medida de la variación de pH.

    Los ISFET están también siendo investigados como componentes útiles para cuantificar impurezas en corrientes gaseosas.