使能对传感器测量误差的微调和自补偿的基于ISFET传感器的磁激励

背景技术

离子敏感场效应晶体管（ISFET）设备通常被实施在用于测量溶液中的离子浓度的pH传感器中。当溶液中的离子浓度（诸如H⁺）改变时，通过ISFET设备的电流将相应地改变。该溶液被用作为由ISFET设备形成的晶体管的栅电极。

在深海pH感测的环境中，随着深度而改变的大循环压力可以导致包括ISFET设备管芯的pH传感器封装的变形和蠕变（creep）。pH传感器封装的这种机械改变可能变更传感器管芯上的应力并且由于压电电阻（piezoresistance）效应而改变其电阻。这些改变不是容易可预测的并且不能在工厂中在pH传感器的初始校准中被补偿。此外，pH传感器中的改变通常不是随着时间而直接可观测的，这可能随着pH传感器的寿命而导致不良的性能。

发明内容

一种离子传感器装置包括被配置成暴露于液体的至少一个离子敏感场效应晶体管（ISFET）设备、被配置成接触所述ISFET设备所暴露于的所述液体的参考电极，以及被配置成将ISFET设备间歇地暴露于磁场的至少一个磁体。处理器操作地连接到所述ISFET设备和所述参考电极。所述处理器调制所述磁场以产生所述ISFET设备的电阻中的对应已调制输出和所述离子传感器装置的所报告的输出值的调制。

附图说明

本发明的特征将根据参照附图的以下描述而对于本领域技术人员而言变得显而易见。理解的是，附图仅仅描绘出典型的实施例并且因此不被认为是在范围上进行限制的，将通过附图的使用，利用附加的特异性和细节来描述本发明，其中：

图1是按照一个实施例的离子传感器装置的示意性图示；

图2是按照另一个实施例的离子传感器装置的示意性图示；

图3是按照另外的实施例的离子传感器装置的示意性图示；

图4A是按照一个实施例的可以被实施为离子敏感场效应晶体管（ISFET）管芯的半导体设备的示意性透视图；

图4B是图4A的半导体设备的示意性顶视图；

图5是按照一个实施例的可以被实施在离子传感器装置中的半导体设备的示意性透视图；以及

图6是按照另一个实施例的可以被实施在离子传感器装置中的半导体设备的示意性透视图。

具体实施方式

在以下的详细描述中，以足够的细节来描述实施例以使得本领域技术人员能够实践本发明。要理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，其他实施例可以被利用。因此，以下详细描述不以限制意义来进行。

提供一种离子传感器装置，其利用离子敏感场效应晶体管（ISFET）技术以及磁激励来使能对传感器测量误差的微调和自补偿。在一个实施例中，离子传感器装置可以被实施为用于液体的pH传感器。

离子传感器装置一般包括至少一个封装的ISFET管芯、参考电极、可选的对电极（counter electrode）和用以向ISFET管芯提供电力的电压/电流源。处理器将ISFET管芯和电极连接以便做出pH测量。离子传感器装置进一步包括用于向ISFET管芯应用磁激励的磁体。误差补偿软件由处理器来实施以便基于磁激励来对传感器误差应用补偿。

在一个实施例中，磁体是具有至少一个电线线圈的电磁体。可以提供电源来驱动电线线圈，从而创建ISFET管芯所暴露于的电磁场。

在另一个实施例中，一个或者多个永磁体被用来生成磁场。为了产生能够关断和接通磁场的“断续器（chopper）”效应并且测量ISFET管芯响应，永磁体可以被移动得离ISFET管芯更近或者更远，或者磁屏蔽可以被周期性地放置在磁体和ISFET管芯之间来变更磁场的量级。虽然永磁体是较不可控的，但是它们不消耗电能，这对于在有限电力可用的情况下的应用而言是有益的。

此外，密封的磁场传感器（例如，不暴露于液体或者压力）可以被用来对磁场的量级/状态提供反馈。在磁激励的应用的情况下，可以测量基本上恒定的pH水平，并且对于ISFET管芯的像温度、压力和机械改变之类的破坏性影响可以被微调掉。

对于半导体领域技术人员而言，已知的是，电子和空穴移动通过半导体的速度与半导体材料的载流子迁移率成比例。不同的半导体具有不同的固有迁移率水平。还已知的是，半导体的电学导电率/电阻率与半导体的迁移率成比例。改变机械应力和温度可以影响载流子的迁移率，从而导致对电阻的改变，其导致所测量的pH中的改变。

还已知的是，磁场可以影响通过材料的并且特别是通过半导体的载流子流。这种效应被开发来创建霍尔（Hall）效应传感器。霍尔效应依赖于以下现象：给定沿着一个轴的载流子流以及在垂直于第一轴的一个轴周围所应用的磁场，载流子将开始流向第三垂直的轴。载流子流的这种扭曲导致了霍尔电势电压，其可以沿着此第三轴而被测量。在载流子最初且主要流动的轴中，载流子流的扭曲引起沿着此轴的电阻中的明显增大。

本技术不涉及在离轴方面所生成的，而是涉及在电阻中的改变方面所生成的霍尔电势，该电阻中的改变在载流子通过栅极连接从源极到漏极（即，它们的正常流动方向）流过ISFET设备时发生。由于ISFET设备中从源极到漏极的电阻中的改变，电压中的改变可以被测量。

在本方法中，应用已调制的磁场来产生ISFET设备的电阻中的对应已调制输出和所报告的pH值的调制。所应用的磁场可以被用作为“断续器”信号，从而提供已知的、应该产生预期输出的输入励磁（excitation）。当在实际输出和预期输出之间存在差异时，可以应用补偿来使此差异随着时间变为零，从而保持传感器稳定性。

磁激励的一个特征是其在ISFET管芯中生成的信号被传递到信号调节组件（例如，微处理器、模拟到数字转换器、放大器等等）上。此外，由于老化引起的对这些组件的性能的随着时间的改变与ISFET通道处的pH感测中的误差合为一体。因此，本方法也可以被用来微调通常不可校正的这些其他漂移项。

在一个实施方式中，离子传感器装置可以被用作为用于深海/海洋学仪器研究的pH传感器。在这个实施方式中，可以使pH传感器足够鲁棒（robust）以在大约6000米的深度处工作高达大约5年，同时保持异常的稳定性和传感器精度。

当前的离子传感器装置的进一步细节在下文中参考附图来进行描述。

图1图示出按照一个实施例的用于在液体中感测离子的传感器装置100。传感器装置100一般包括被配置成暴露于液体的至少一个ISFET设备110、被配置成接触该液体的参考电极112、至少一个磁体120、以及操作地连接到ISFET设备110和参考电极112的处理器130。磁体120被配置成将ISFET设备110间歇地暴露于磁场。

在一个实施例中，ISFET设备110被置于流管140内，该流管140被配置成接收由箭头150标明的流动液体。参考电极112也与流管140内侧的液体相连通。

处理器130调制磁场以产生ISFET设备110的电阻中的对应已调制输出和传感器装置100的所报告的输出值的调制。

在一个示例性实施方式中，离子传感器装置100被配置成淹没在海水中，诸如用于深海pH感测。这样，离子传感器装置100的各种组件可以被封装在能够经受深海条件的不透水外壳结构150中。针对传感器装置100的其他示例性实施方式包括对地下水、工业化学品、精制化学品、原油等等的离子感测。

在补偿传感器装置100中的离子传感器测量误差的方法中，ISFET设备110在接触液体的同时，被暴露于来自磁体120的磁场。这产生了在ISFET设备110的电阻中的对应输出。ISFET设备110的这种实际输出由处理器130所监测，以确定实际输出和基于磁场的预期输出之间是否存在差异，并且当检测到输出中的差异时，确定误差补偿值。该误差补偿值随后被应用以使得在一定时间段内的实际输出和预期输出之间的差异变为零，以便保持离子传感器测量的稳定性。

图2图示出按照另一个实施例的离子传感器装置200。传感器装置200一般包括被配置成暴露于液体的ISFET管芯210、被配置成将ISFET管芯210暴露于磁场的电磁体220、以及操作地连接到ISFET管芯210和电磁体220的处理器单元230。

ISFET管芯210包括半导体基底211，诸如硅基底。利用传统的技术在半导体基底211中形成源极212、漏极214和离子敏感栅极通道216。源极212电连接到电压参考源218，该电压参考源218耦合到处理器单元230。漏极214电连接到处理器单元230。ISFET管芯210被配置为使得在传感器装置200的操作期间，标称载流子方向处于第一方向，磁场处于与第一方向垂直的第二方向，以及霍尔效应处于与第一和第二方向垂直的第三方向，如在图2中所示出的。

在另一个实施例中，ISFET管芯上的漏极和源极连接可以用开关来反转，使得载流子流过的标称方向可以被反转。将这点与用于改变磁场向量的符号的不同策略相组合可以被用来抵消掉传感器输出中的偏置。某些误差（诸如Ettinghausen、Peltier和Joule热误差）可以由这种方法来减小。

电磁体220包括至少一个电线线圈222，在被施加电力时，该至少一个电线线圈222生成电磁场。在一个实施例中，电线线圈可以被放置在ISFET管芯210周围来产生电磁场。可以提供稳定的AC或者DC电源来驱动电线线圈222，并且可以实施精密电流计或者电压计来测量跨电线线圈222的电流或者电压。在一个实施例中，电压控制信号线224将处理器单元230连接到电压计226，该电压计226耦合到电线线圈222。电磁体220选择性地由处理器单元230激活，以便将ISFET管芯210间歇地暴露于由电磁体216产生的电磁场。

在另一个实施例中，电磁体220可以包括两个或者更多个线圈。例如，两个同心且并行偏移的线圈可以被用来创建均匀且强烈的磁场。与正交轴对准的这些线圈对可以创建多轴Helmholtz线圈，其允许生成具有空间中的任意磁向量定向的磁场。这允许控制ISFET管芯210中的载流子被扭曲的方向以及这对电阻具有的影响。

AC生成的磁场的特征在于，在ISFET的输出中生成的激励也是AC。高频信号将被这些电路中发生的1/f噪声或闪变（flicker）所较小地影响，从而给出较高的信噪比。该频率方法也适用于提供良好的信噪比相对DC测量的解调制技术。

处理器单元230包括用于处理从ISFET 210接收的信号的各种组件（诸如信号调节器、放大器、模拟到数字（A/D）转换器、微处理器算法等等），以便产生pH测量。

传感器装置200进一步包括参考电极232和对电极234，该参考电极232和对电极234被配置成接触ISFET管芯210所暴露于的液体。参考电极232和对电极234两者都电连接到处理器单元230。对电极234提供清除掉（grounding out）寄生效应并且过滤掉可能干扰传感器测量的噪声。

密封的磁场传感器236（诸如霍尔传感器或者其他类型的磁力计）可以位于邻近电磁体220处并且电连接到处理器单元230。磁场传感器236向处理器单元230提供关于由电磁体220产生的电磁场的量级或者状态的反馈。

泵可以被用来在操作期间使液体跨ISFET管芯210流动。ISFET管芯210可以位于流管内部，该流管被配置成接收由箭头240标明的流动液体。

在一个示例性实施方式中，离子传感器装置200被配置成淹没在海水中，诸如用于深海pH感测。这样，离子传感器装置200的各种组件可以被封装在能够经受深海压力和温度条件的密封外壳结构中。针对传感器装置200的其他示例性实施方式包括对地下水、工业化学品、精制化学品、原油等等的离子感测。

在补偿传感器装置200中的离子传感器测量误差的方法中，ISFET管芯210在接触液体（诸如海水）的同时，被暴露于来自电磁体220的磁场。这产生了在ISFET管芯210的电阻中的对应输出，其由处理器单元230监测，以确定此实际输出和基于磁场的预期输出之间是否存在差异，并且当检测到输出中的差异时，确定误差补偿值。该误差补偿值随后被应用以使得实际输出和预期输出之间的差异为零。

图3图示出按照另一个实施例的离子传感器装置300。传感器装置300一般包括被配置成暴露于液体的ISFET管芯310、被配置成将ISFET管芯310暴露于磁场的至少一个永磁体320和操作地连接到ISFET管芯310的处理器单元330。

ISFET管芯310包括半导体基底311，诸如硅基底。利用传统技术在半导体基底311中形成源极312、漏极314和离子敏感栅极通道316。源极312电连接到电压参考源318，该电压参考源318耦合到处理器单元330。漏极314也电连接到处理器单元330。ISFET管芯310位于流管340内，该流管340被配置为接收由箭头350标明的流动液体。

永磁体320位于流管340外侧但是被放置为使得ISFET管芯310可以被暴露于永磁体320的磁场。磁屏蔽342围绕ISFET管芯310所位于的流管340的外侧。磁屏蔽342被配置为将ISFET管芯310间歇地暴露于永磁体320的磁场。

在一个实施例中，磁屏蔽342具有圆盘形的结构，并具有孔344，以用于将ISFET管芯310暴露于永磁体320的磁场。旋转执行器346可以耦合到磁屏蔽342，以便提供磁屏蔽342从阻挡磁场的闭合位置到当孔344与北磁极和南磁极（N和S）对准时允许ISFET管芯310暴露于永磁体320的磁场的打开位置的旋转。旋转执行器346的操作可以由处理器单元330利用传统技术来控制。

在另一个实施例中，一对永磁体可以被实施在传感器装置300中，使得ISFET管芯310被暴露于每个磁体的相对的极。例如，ISFET管芯310可以被暴露于一个磁体的N极和另一个磁体的S极之间产生的磁场。

处理器单元330包括用于处理从ISFET管芯310接收的信号的各种组件（诸如信号调节器、放大器、A/D转换器、算法等等），以便产生pH测量。

传感器装置300进一步包括参考电极332和对电极334，其与流管340中的液体相连通。参考电极332和对电极334两者都通过A/D转换器电连接到处理器单元330。

磁场传感器336位于与永磁体320的磁场成一直线处，并且电连接到处理器单元330。磁场传感器336向处理器单元330提供关于永磁体320的量级或者状态的反馈。

关于在ISFET管芯310上的流动液体，可能期望的是该流动在磁激励期间停止。例如，由于磁动流体力学，流动的导电的水（例如，海水）和磁场的组合可以对附近的电极或者ISFET管芯310生成电流或者电势。因此，流量控制阀348可以被放置在流管340的开口附近，以便在ISFET管芯310的磁激励期间停止水的流动。流量控制阀348可以由控制器349操作以按需要打开或者关闭该阀。

传感器装置300也可以包括至少一个温度传感器352和压力传感器354，其与流管340中的液体相连通。温度传感器352和压力传感器354两者都通过A/D转换器电连接到处理器单元330。在一个实施例中，两个或者更多个温度传感器可以在空间上被布置在ISFET管芯310周围，以允许对热梯度的确定，该热梯度可以被用于误差补偿。

在一个实施例中，离子传感器装置300被配置成淹没在海水中，诸如用于深海pH感测。这样，离子传感器装置300的各种组件可以被封装在能够经受深海压力和温度条件的密封外壳结构中。针对传感器装置300的其他示例性实施例包括对地下水、工业化学品、精制化学品、原油等等的离子感测。

在补偿传感器装置300中的离子传感器测量误差的方法中，ISFET管芯310在接触液体（诸如海水）的同时，被暴露于来自永磁体320的磁场。这产生了在ISFET管芯310的电阻中的对应输出，其由处理器单元330监测，以确定此实际输出和基于磁场的预期输出之间是否存在差异，并且当检测到输出中的差异时，确定误差补偿值。该误差补偿值随后被应用以使得实际输出和预期输出之间的差异为零。

图4A和4B图示出按照替换实施例的半导体设备400，其可以在当前的离子传感器装置中被实施为ISFET管芯。设备400包括半导体基底404，诸如硅基底，其具有顶表面408。源极412和漏极414位于基底404在顶表面408下方的相对侧面部分中。一对分离的电霍尔触点420和422位于基底404在顶表面408下方的且与源极412和漏极414所位于的侧面部分相邻的相对侧面部分中。对液体中的离子敏感的栅极通道426位于基底404在源极412和漏极414之间且在霍尔触点420、422之间的顶部中心部分中。可以使用传统的半导体加工技术来制造设备400。

源极412、漏极414和霍尔触点420、422与彼此相分离，并且位于基底411的顶表面408下方，以避免在离子传感器装置中的设备410的操作期间与液体介质相接触。设备410允许对两个电压的测量，其中一个电压测量来自霍尔触点420、422，而另一个电压测量来自源极412和漏极414。

图5图示出按照替换实施例的半导体设备500，其可以被实施在当前的离子传感器装置中。设备500包括离子敏感管芯502，其包括半导体基底504，诸如硅基底，该半导体基底504具有顶表面506。诸如触点508a-508d那样的多个触点位于基底504在顶表面506下方的相对侧面部分中。离子敏感通道510位于基底504在触点之间的顶部中心部分中。触点与彼此相分离，并且位于基底504的顶表面506下方以避免在离子传感器装置中的设备500的操作期间触碰液体。虽然基底504被描绘为具有圆形的形状，但是基底504也可以被制造成具有其他的几何形状。可以使用传统半导体加工技术来制造管芯502。

触点508a-508d中的每个触点都耦合到属于旋转开关514的一部分的相应接触垫512a-512d。接触垫512a-512d中的每个接触垫都能够可切换地连接到电压参考源（Vref）516或者处理器单元520，该处理器单元520可以被配置用于ISFET pH处理。

在操作期间，离子敏感管芯502的不同触点可以通过旋转开关514来选择性地连接，以便充当源极和漏极。例如，当Vref 516通过旋转开关514耦合到垫512a时，触点508a电连接到Vref 516并且充当源极。同样，当处理器单元520通过旋转开关514耦合到垫512c时，触点508c电连接到处理器单元520并且充当漏极。在另一个配置中，当Vref 516通过旋转开关514耦合到垫512b时，触点508b电连接到Vref 516并且充当源极。在这种配置中，当处理器单元520通过旋转开关514耦合到垫512d时，触点508d电连接到处理器单元520并且充当漏极。

图6图示出按照另一个替换实施例的半导体设备600，其可以被实施在当前的离子传感器装置中。设备600包括离子敏感管芯602，其具有与管芯502（图5）相似的特征。相应地，管芯602包括半导体基底604，其具有顶表面606。诸如触点608a-608d之类的多个触点位于基底604在顶表面606下方的相对侧面部分中。离子敏感通道610位于基底604在触点之间的顶部中心部分中。触点与彼此相分离，并且位于基底604的顶表面606下方以避免触碰正被测试的液体。

触点608a-608d中的每个触点都耦合到属于旋转开关614的一部分的相应接触垫612a-612d。接触垫612a-612d中的每个接触垫都能够可切换地连接到Vref 616或者处理器单元620，该处理器单元620可以被配置用于ISFET pH处理。此外，触点608a-608d中的每个触点都耦合到属于旋转开关614的一部分的相应接触垫622a-622d，该旋转开关614被配置用于霍尔效应电势测量。

在设备600的操作期间，当进行pH测量和/或霍尔电势测量时，相对的正交触点被连接。相应地，离子敏感管芯602的不同触点可以通过旋转开关614来选择性地连接，以充当源极和漏极。例如，当Vref 616通过旋转开关614连接到垫612a时，触点608a电连接到Vref 616并且充当源极。同样，当处理器单元620通过旋转开关614耦合到垫612c时，触点608c电连接到处理器单元620并且充当漏极。

此外，管芯602的未用作源极和漏极的那些触点可以通过旋转开关624选择性地连接到电压计以允许霍尔效应电势测量。例如，当电压计通过旋转开关624耦合到垫622b时，触点608b电连接到电压计并且充当霍尔触点。同样地，当电压计通过旋转开关624耦合到垫622d时，触点608d电连接到电压计并且充当霍尔触点。

虽然在图5和6的实施例中的管芯以四个触点来描绘，但是更多的触点可以被添加到管芯，只要当进行pH测量和/或霍尔电势测量时，相对的正交触点被连接。

图5和6的管芯在被采用时，可以提供各种误差减轻的益处。例如，管芯可以减轻由该管芯中的材料不均一性引入的误差。此外，管芯可以减轻在制造期间图案化管芯特征时由硅晶片和半导体处理掩模之间的非预期未对准以及沉积所引入的误差。进一步地，管芯可以减轻热或机械梯度的效应以及相关联的对于压电电阻、压电霍尔（piezo-Hall）和热电效应的影响，以及减少1/频率噪声。

在当前的传感器装置和方法中使用的处理器可以通过使用对本领域技术人员已知的软件、固件、硬件或者其任何适当的组合来实施。这些可以由以下来补充或者并入其中：专门设计的专用集成电路（ASIC）或者现场可编程门阵列（FPGA）。当前的方法可以由计算机可执行指令（诸如程序模块）来实施，该计算机可执行指令可以由处理器来执行。一般地，程序模块包括例程、对象、数据组件、数据结构、算法等等。

用于实行各种过程任务、计算和对本文描述的方法的操作中所使用的其他数据的生成的指令可以以软件、固件、或者其他计算机或者处理器可读指令来实施。这些指令通常被存储在用于对计算机或者处理器可读指令或者数据结构进行存储的任何合适的机器可读介质上。

适当的处理器可读介质可以包括存储装置或者存储器介质，诸如磁介质或者光学介质。例如，存储装置或者存储器介质可以包括易失性或者非易失性介质，诸如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电可擦可编程ROM（EEPROM）、闪速存储器等等，或者可以被用来以计算机可执行指令或者数据结构的形式来承载或者存储期望程序代码的任何其他介质。

示例实施例

示例1包括一种离子传感器装置，其包括被配置成暴露于液体的至少一个离子敏感场效应晶体管（ISFET）设备；被配置成接触所述ISFET设备所暴露于的所述液体的参考电极；被配置成将所述ISFET设备间歇地暴露于磁场的至少一个磁体；以及操作地连接到所述ISFET设备和所述参考电极的处理器；其中所述处理器调制所述磁场以产生所述ISFET设备的电阻中的对应已调制输出和所述离子传感器装置的所报告的输出值的调制。

示例2包括示例1的传感器装置，其中所述至少一个磁体包括电磁体。

示例3包括示例2的传感器装置，其中所述电磁体被所述处理器选择性地激活，以便将所述ISFET设备间歇地暴露于由所述电磁体产生的磁场。

示例4包括示例1的传感器装置，其中所述至少一个磁体包括永磁体。

示例5包括示例4的传感器装置，进一步包括磁屏蔽，其被配置成将所述ISFET设备间歇地暴露于由所述永磁体产生的磁场。

示例6包括示例1-5中的任一项的传感器装置，进一步包括磁场传感器，其邻近所述磁体并且被配置成测量所述磁场的量级或者状态。

示例7包括示例1-6中的任一项的传感器装置，进一步包括对电极，其被配置成接触所述ISFET设备所暴露于的液体，其中所述处理器操作地连接到所述对电极。

示例8包括示例1-7中的任一项的传感器装置，进一步包括至少一个温度传感器和压力传感器，其中所述温度传感器和所述压力传感器被配置成接触所述ISFET设备所暴露于的液体。

示例9包括示例1-8中的任一项的传感器装置，进一步包括流管，其被配置成接收所述液体，其中所述ISFET设备被置于所述流管内。

示例10包括示例9的传感器装置，进一步包括流量阀，其控制所述液体到所述流管中的流量。

示例11包括示例1-10中的任一项的传感器装置，其中所述ISFET设备包括具有顶表面的半导体基底；源极和漏极，其位于所述半导体基底的相对侧面部分中；一对电霍尔触点，每个电霍尔触点位于所述半导体基底的与所述源极和漏极所位于的侧面部分相邻的相对侧面部分中；以及栅极通道，其对所述液体中离子敏感，位于所述半导体基底在所述源极和漏极之间且在该对电霍尔触点之间的顶部中心部分中；其中所述源极、漏极和电霍尔触点与彼此分离并且位于所述半导体基底的顶表面下方。

示例12包括示例1-11中的任一项的传感器装置，其中所报告的输出值是所述液体的pH测量。

示例13包括一种补偿离子传感器测量误差的方法，所述方法包括将液体与ISFET设备的一部分相接触；将所述ISFET设备暴露于已调制磁场以产生在所述ISFET设备的电阻中的对应已调制输出；监测所述已调制输出以确定在所述已调制输出和基于所述已调制磁场的预期输出之间是否存在差异；当在所述已调制输出和所述预期输出之间存在差异时，确定误差补偿值；以及应用所述误差补偿值来使得在一定时间段内的所述已调制输出和所述预期输出之间的差异变为零，以保持离子传感器测量的稳定性。

示例14包括示例13的方法，其中所述已调制磁场来自电磁体。

示例15包括示例14的方法，其中所述电磁体被处理器选择性地激活，以将所述ISFET设备暴露于所述已调制磁场。

示例16包括示例13的方法，其中所述已调制磁场来自至少一个永磁体。

示例17包括示例13-16中的任一项的方法，其中所述液体包括海水、地下水、工业化学品、精制化学品或者原油。

示例18包括示例13-17中的任一项的方法，其中所述ISFET设备被配置成测量所述液体的pH。

示例19包括一种半导体设备，其包括具有顶表面的半导体基底；位于所述半导体基底的相对侧面部分中的多个触点；以及位于所述半导体基底在所述触点之间的顶部中心部分中的离子敏感通道；其中所述触点与彼此相分离并且位于所述半导体基底的顶表面下方。

示例20包括示例19的设备，并且进一步包括一个或者多个旋转开关，所述一个或者多个旋转开关将所述触点选择性地耦合到一个或者多个电压源，使得所述触点被电学上配置用于当所述半导体设备被用于离子传感器装置中时进行pH测量或者霍尔效应电势测量。

本发明可以在不偏离其本质特性的情况下以其他具体形式来体现。所描述的实施例将被认为在所有方面仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求来指示，而不是由前述描述来指示。来自权利要求的等同方式的含义和范围内的所有改变将被涵盖在权利要求的范围内。