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Redresseur sec.
La présente invention a pour objet un redresseur sec dont chaque cellule comporte deux électrodes en matières à pouvoirs émissifs différents, séparées l'une de l'autre par une mince couche intermédiaire en une matière solide non- conductrice.
Cette couche d'arrêt peut être constituée, par exemple par une résine artificielle appliquée directement sur l'une des électrodes, l'autre électrode étant ensuite appliquée sur la couche d'arrêt.
Un redresseur de ce genre peut présenter l'inconvé-
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nient suivant. L'une des électrodes (l'anode) doit avoir seulement un très faible pouvoir émissif; c'est pourquoi on la constitue le plus souvent par un conducteur imparfait.
Toutefois, comme l'indique leur nom, les conducteurs impar- faits présentent une haute résistance spécifique, de sorte que la charge admissible par unité de surface du redresseur est relativement faible. La charge est limitée par la chute de tension par cellule et par la production de chaleur, ces deux facteurs étant subordonnés entre autres à la résistance de la matière constituant les électrodes.
On a proposé alors d'ajouter au conducteur imparfait des moyens permettant d'augmenter sa conductivité. Il est ainsi possible d'augmenter la charge spécifique d'un redres- seur, mais en revanche le rendement est altéré du fait que par suite de la conductivité accrue le conducteur imparfait émet davantage dans l'alternance négative. La cellule re- dresseuse laisse donc passer le courant très bien pendant une alternante, mais n'arrête plus le courant suffisamment dans l'autre alternance.
Suivant l'invention, dans le but de conserver quand même l'avantage d'une conductivité accrue du conducteur imparfait tout en évitant l'inconvénient de l'émission accrue, la surface de contact du conducteur imparfait avec la couche d'arrêt est revêtue d'une couche ayant une résis- tance spécifique sensiblement supérieure à celle de l'élec- trode à conductivité imparfaite.
L'avantage d'une telle couche ressort de ce qui suit :
Une électrode à conductivité imparfaite dont la conductivité est accrue peut être utilisée, ce qui permet @
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d'augmenter la charge spécifique. Cependant du fait de la présence de la couche de contact, l'Emission opposée est sensiblement diminuée. La description ci-après le fera bien comprendre :
La chute de tension d'un redresseur conforme à l'invention est représentée sur la figure. Le conducteur imparfait est désigné par 1, 2 désigne la couche de contact à haute résistance,3 désigne la couche d'arrêt et 4 dési- gne l'électrode opposée (cathode).
La tension ne présente aucune chute à travers l'électrode conductrice 4. Par contre, c'est dans la couche d'arrêt 3 que se produit à peu près toute la chute de la tension appliquée aux électrodes. Si la couche 3 est suffi- samment mince, il se produit donc une très haute intensité de champ électrique par l'effet de laquelle les électrons sont attirés de 4 à 1.
La chute de potentiel dans la couche de contact 2 est moins rapide que dans la couche 3, parce que la résistan- ce de cette dernière est plus grande (isolant).
Lorsque dans la phase d'arrêt 4 est positif par rap- port à 1, il se produit une faible émission, parce que les électrons de 1 ne sont pas attirés vers un point de potentiel plus élevé, l'intensité du champ qui existe dans la couche 2 étant trop faible à cet effet. Cette couche n'émettra pas non plus, de son coté, des électrons dans la direction de la couche d'arrêt, étant donné qu'elle est constituée par une matière mauvaise conductrice qui, il va de soi, ne contient que peu ou pas d'électrons libres.
Bien qu'il soit possible de prévoir la conductivité de l'électrode à conductivité imparfaite relativement élevée,
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l'émission opposée ne devient pas excessive, de sorte qu'un rendement favorable du redresseur est assuré.
Pour constituer la couche de contact on utilise, de préférence, une matière contenant au moins un des constituants de l'électrode à conductivité imparfaite.
On donnera ci-dessous un exemple de la constitu- tion de la couche de contact d'un redresseur conforme à l'invention représenté sur la figure.
Une petite plaque 1 en oxyde cuivreux (Cu2O) munie d'une quantité supplémentaire d'oxygène suffisante pour jouer convenablement le rôle d'un conducteur imparfait dans un redresseur sec, est débarrassée superficiellement en totali- té ou en partie de l'oxygène supplémentaire, par exemple, par une réduction très prudente à l'aide d'hydrogène ou par bombardement électronique ou ionique. Il se produit ainsi à la surface une mince couche 2 dont l'épaisseur est comprise entre 10-6 et 10-5 cm et dont la résistance spécifique est sensiblement supérieure à celle de la plaque 1 elle-même.
On applique sur cette couche, qui constitue donc la couche de contact,une couche d'arrêt 3 en polystyrène, en immer- geant l'électrode électronégative formée par la plaque 1 revêtue de la couche 2 dans une solution de polystyrène dis- sous dans une matière se vaporisant rapidement, telle que le benzène, puis en la retirant lentement du bain. Le dissol- vant de la solution adhérant à l'électrode se vaporise, tan- dis que le polystyrène reste en place sous la forme d'une couche dense ayant les propriétés diélectriques et mécani- ques particulièrement favorables.
L'épaisseur de la couche d' arrêt est subordonnée à la tension à appliquer aux électro- des du redresseur et conditionnée par la vitesse à laquelle
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l'électrode est retirée du bain et par la concentration de la solution utilisée et elle varie en général entre les valeurs 0,1 et 10. Pour constituer l'électrode opposée, on appli- que sur la couche d'arrêt une couche de métal 4 (alliage à point de fusion bas contenant entre autres du cadmium et du bismuth,par exemple le métal de Wood.)
Un autre exemple qui peut être mis en pratique avantageusement est le suivant :
On utilise pour la constitution de l'électrode électronégative une petite plaque en sulfure d'argent (Ag2S).
Par un traitement superficiel de l'électrode par de la vapeur de soufre, la surface est munie d'une couche dont la résistance spécifique est supérieure à celle du conducteur imparfait à l'intérieur. On applique sur la couche de contact ainsi obtenue la couche d'arrêt, par exemple par précipita- tion d'une mince couche d'un oxyde inorganique, tel que le quartz (SiO2). la magnésie (MgO) ou l'oxyde de béryllium (BeO) à partir de la phase de vapeur.
On peut citer encore l'exemple suivant:
Pour constituer l'électrode électronégative on uti- lise du sélénium dont la conductivité est .accrue par l'addi- tion de composés métalliques isolants, tels que l'oxyde d'aluminium (Al2O3). En enlevant par vaporisation une mince couche de la surface du sélénium on y obtient une mince couche du composé métallique ajouté qui joue le rôle de couche de contact à haute résistance spécifique. Cette dernière est revêtue d'une manière connue d'une couche d'arrêt.
L'action favorable d'un système d'électrodes de ce genre est due au fait que la résistance totale de l'électro- de électronégative et de la couche de contact est inférieure à celle d'une électrode électronégative pour laquelle on ne
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s'est pas servi de moyens permettant d'accroître la conducti- vité.
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Dry straightener.
The present invention relates to a dry rectifier, each cell of which comprises two electrodes made of materials with different emissive powers, separated from each other by a thin intermediate layer made of a non-conductive solid material.
This stopper layer can be formed, for example, by an artificial resin applied directly to one of the electrodes, the other electrode then being applied to the stopper layer.
Such a rectifier may have the disadvantage
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deny next. One of the electrodes (the anode) should only have a very low emissivity; this is why it is most often constituted by an imperfect conductor.
However, as the name suggests, imperfect conductors have a high specific resistance, so the allowable load per unit area of the rectifier is relatively low. The charge is limited by the voltage drop per cell and by the production of heat, these two factors being subordinate among other things to the resistance of the material constituting the electrodes.
It has therefore been proposed to add to the imperfect conductor means making it possible to increase its conductivity. It is thus possible to increase the specific charge of a rectifier, but on the other hand the efficiency is impaired because, as a result of the increased conductivity, the imperfect conductor emits more in the negative half-wave. The rectifier cell therefore allows current to flow very well during one half-wave, but no longer stops the current sufficiently in the other half-wave.
According to the invention, in order to still retain the advantage of increased conductivity of the imperfect conductor while avoiding the disadvantage of increased emission, the contact surface of the imperfect conductor with the barrier layer is coated a layer having a specific resistance substantially greater than that of the imperfect conductivity electrode.
The advantage of such a layer emerges from the following:
An imperfect conductivity electrode with increased conductivity can be used, allowing @
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to increase the specific load. However, due to the presence of the contact layer, the opposite Emission is significantly reduced. The following description will make it clear:
The voltage drop of a rectifier according to the invention is shown in the figure. The imperfect conductor is denoted by 1, 2 denotes the high resistance contact layer, 3 denotes the barrier layer and 4 denotes the opposing electrode (cathode).
The voltage does not show any drop across the conductive electrode 4. On the other hand, it is in the barrier layer 3 that almost all the drop in the voltage applied to the electrodes occurs. If the layer 3 is thin enough, then a very high electric field intensity is produced by the effect of which the electrons are attracted from 4 to 1.
The potential drop in contact layer 2 is slower than in layer 3, because the resistance of the latter is greater (insulator).
When in the stop phase 4 is positive with respect to 1, there occurs a weak emission, because the electrons of 1 are not attracted to a point of higher potential, the intensity of the field which exists in layer 2 being too weak for this purpose. This layer will not emit, for its part, electrons in the direction of the barrier layer, given that it is made up of a poor conductive material which, of course, contains little or no of free electrons.
Although it is possible to predict the conductivity of the electrode with relatively high imperfect conductivity,
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the opposite emission does not become excessive, so that favorable rectifier efficiency is assured.
To constitute the contact layer, a material containing at least one of the constituents of the imperfect conductivity electrode is preferably used.
An example of the constitution of the contact layer of a rectifier according to the invention shown in the figure will be given below.
A small plate 1 made of cuprous oxide (Cu2O) provided with an additional quantity of oxygen sufficient to properly play the role of an imperfect conductor in a dry rectifier, is totally or partially free on the surface of the supplementary oxygen. , for example, by very careful reduction using hydrogen or by electron or ion bombardment. A thin layer 2 is thus produced on the surface, the thickness of which is between 10-6 and 10-5 cm and the specific resistance of which is appreciably greater than that of the plate 1 itself.
A polystyrene stopper layer 3 is applied to this layer, which therefore constitutes the contact layer, by immersing the electronegative electrode formed by the plate 1 coated with the layer 2 in a solution of polystyrene dissolved in a rapidly vaporizing material, such as benzene, then slowly removing it from the bath. The solvent of the solution adhering to the electrode vaporizes, while the polystyrene remains in place as a dense layer having particularly favorable dielectric and mechanical properties.
The thickness of the stop layer is subordinate to the voltage to be applied to the rectifier electrodes and conditioned by the speed at which
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the electrode is removed from the bath and by the concentration of the solution used and it generally varies between the values 0.1 and 10. To constitute the opposite electrode, a layer of metal is applied to the barrier layer. 4 (low melting point alloy containing among others cadmium and bismuth, for example Wood's metal.)
Another example which can be advantageously put into practice is the following:
A small plate of silver sulphide (Ag2S) is used for the constitution of the electronegative electrode.
By a surface treatment of the electrode with sulfur vapor, the surface is provided with a layer whose specific resistance is greater than that of the imperfect conductor inside. The barrier layer is applied to the contact layer thus obtained, for example by precipitation of a thin layer of an inorganic oxide, such as quartz (SiO2). magnesia (MgO) or beryllium oxide (BeO) from the vapor phase.
We can also cite the following example:
To constitute the electronegative electrode, selenium is used, the conductivity of which is increased by the addition of insulating metal compounds, such as aluminum oxide (Al2O3). By spraying off a thin layer of the selenium surface, a thin layer of the added metal compound is obtained which acts as a contact layer with high specific resistance. The latter is coated in a known manner with a barrier layer.
The favorable action of an electrode system of this kind is due to the fact that the total resistance of the electronegative electrode and of the contact layer is lower than that of an electronegative electrode for which we do not
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did not use any means to increase the conductivity.