[0001] 本申请属于弱电压信号测量技术领域，具体涉及一种场效应管弱电压信号测量装置。

[0002] 测量物体表面的弱电压信号在多个领域有着广泛的应用，包括工业监测、环境监测、安全监测、电子器件测试、交通运输等。例如，在工业监测中，通过测量金属表面的电位变化，监控腐蚀过程，应用于防腐蚀工程、管道和海洋设施的保护；在环境监测中，通过测量植物的电活动，研究植物对环境变化的反应，应用于植物生长监测、农业环境研究和作物优化；在安全监测中，检测人体接触电子设备时的电位变化，应用于安全开关、防触点保护和人体接触传感器的开发；通过监测电气设备表面的电位变化，识别故障，应用于电力系统维护、设备故障预警和工业安全监测。

[0003] 传统是将电极直接贴附在被测物体的表面，通过电极接触点获取电信号，选择具有良好导电性的电极，并且将电极通过导电胶、粘合剂或机械固定等方式将电极贴附在被测物体的表面。电极与物体表面的接触电阻容易发生变化，接触不良、运动伪影、物体电阻变化均会导致信号波动和不稳定，影响测量结果；另外，这样的电极也容易拾取环境中的电磁干扰和机械噪声，尤其是在低频信号测量中出现这些情形，显著影响信号质量。这就增加了信号处理的复杂性和成本，需要设置更多的滤波和处理步骤来去除这些干扰和噪声。

[0022] 为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。

[0023] 本发明提供了一种场效应管弱电压信号测量装置，如图1所示，包括衬底1、源极2、漏极3、绝缘层4、栅极5、接地电极6。衬底1为高纯度硅或其他半导体材料，衬底1为平板状，厚度为100微米‑500微米，提供结构支撑、机械稳定性和导电性。源极2和漏极3为重掺杂N型硅（Highly Doped N‑Type Silicon）或金属（如铝或金），源极2和漏极3的宽度和长度为50微米‑500微米，源极2和漏极3的厚度为1微米‑6微米。源极2和漏极3置于衬底的顶部，提供电流输入，用于注入电子或空穴。在源极2和漏极3之间衬底1的表面形成沟道区。沟道区由轻掺杂或本征半导体材料构成，沟道区是电流从源极向漏极的主要通道，通过栅极5电压的控制，调节沟道区内的载流子浓度和移动性，从而控制电流的大小。绝缘层4的材料为二氧化硅，厚度为20纳米‑200纳米。绝缘层4位于沟道区上，绝缘层4覆盖沟道区，绝缘层4提供电气隔离，防止栅极5电流直接流入沟道区，同时允许电场影响沟道区的电导率。栅极5的材料为导电橡胶电极或银/氯化银电极，厚度为2微米‑20微米。栅极5置于绝缘层4上，栅极5不直接接触沟道区，但是栅极5覆盖整个沟道区的面积。接地电极6置于衬底1上栅极5相对的一侧。接地电极6为铝或铜，接地电极6提供参考电位，确保电路稳定。

[0024] 应用时，清洁和平整待测物体的表面，使得栅极5能够紧密地贴合待测物体。在实际操作中，使用适当的清洁溶剂和工具对待测物体表面进行处理，去除污垢和油脂，以便于增强接触质量。在操作时，将栅极5通过轻压、粘贴或夹持等方式固定在待测物体表面上，确保接触稳定。为了进一步增强接触质量和信号传输，在栅极5和待测物体之间使用导电胶或导电膏。测量物体弱电压信号的原理基于场效应管的工作特性：当栅极5贴附在待测物体表面时，待测物体上的弱电压信号将通过栅极5施加到场效应管的绝缘层上4。由于栅极5和绝缘层4直接接触，弱电压信号能够有效地影响沟道区的电导率。具体而言，栅极5上的弱电压信号在绝缘层4上形成电场，该电场会调节沟道区的载流子浓度。通过这种方式，源极2和漏极3之间的电流会收到栅极5电压控制。弱电压信号的变化将导致沟道区电导率的变化，从而引起漏极3电流的变化。通过测量漏极3电流的变化，间接获得待测物体表面的弱电压信号。这种测量方法具有高输入阻抗和低噪声的优势，能够有效地放大和检测微弱的电压信号。

[0025] 优选地，如图2所示，栅极5包括周期排布的电极块51，相邻电极块51之间不接触，相邻电极块51之间设有间隙52。每个电极块51的宽度和长度在10微米‑100微米之间，厚度在1微米‑10微米之间。相邻电极块51之间的间距在1微米‑5微米之间。

[0026] 另外，相邻电极块51之间设有隔离层，即在图2的间隙处设有隔离层。隔离层的材料为聚酰亚胺。聚酰亚胺的高度大于电极块51的高度，聚酰亚胺与电极块51的高度差为1‑5微米，便于对柔性物体表面的弱电压信号测量。

[0027] 优选地，如图3所示，本发明的场效应管弱电压信号测量装置还包括阻断环7，阻断环7为环形。阻断环7置于衬底1上环绕绝缘层4和栅极5。阻断环7处于源极2和漏极3之间。阻断环7的底部为第二绝缘材料71，第二绝缘材料71为氧化铝，第二绝缘材料71的厚度为1微米‑4微米。阻断环7的顶部为金属多孔材料72，具体地金属多孔材料72为多孔金或多孔银，孔隙率大于30%、小于70%，金属多孔材料72中的孔径大于10纳米、小于100纳米。金属多孔材料的厚度为3微米‑8微米。阻断环7的顶部与栅极5的顶部齐平，提供高导电性和良好的电磁屏蔽效果，有效阻挡外部噪声进入信号测量区域，同时保持较低的电阻。在热管理方面，氧化铝具有良好的热导率，能够有效散热，防止器件过热。金属多孔材料72的多孔结构有助于热量的均匀分布和散发，进一步提升了器件的热管理性能。

[0028] 总之，本发明提供了一种场效应管弱电压信号测量装置，包括衬底1、源极2、漏极3、绝缘层4、栅极5、接地电极6，源极2和漏极3置于衬底1的顶部，在源极2和漏极3之间衬底1的表面形成沟道区，绝缘层位于沟道区上，栅极5置于绝缘层4上，接地电极6置于衬底1上栅极5相对的一侧；应用时，将栅极5贴附在待测物体上。本发明应用场效应管测量物体表面弱电压信号，利用场效应管的高输入阻抗特性，减少了信号测量过程中接触电阻变化对信号的影响，提升了信号的稳定性和准确性，降低了最终获得的电压信号中的噪声水平，在弱电压信号测量技术领域具有良好的应用前景。

[0029] 以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。