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Cellule à couche isolante dont une électrode est constituée par une couche mince d'une matière à point de fusion réduit.
La présente invention concerne une cellule à couche isolante, dont une des électrodes est constituée par une cou- che mince d'une matière à point de fusion réduit, laquelle couche n'est pas suffisamment rigide en soi pour servir de plaque de support.
Ces cellules à couche isolante sont utilisées, par exemple, comme redresseurs ou détecteurs. On connaît diverses manières d'amener le courant aux couches d'électrode, ou d'en prendre le courant.
Dans les redresseurs on dispose souvent un certain nombre de ces cellules sur un boulon central. Le plus souvent
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l'une des électrodes est constituée par une couche métallique appliquée par projection et comme conducteur d'amenée on utilise alors chaque fois un contact à ressort pour cette électrode.
Des essais ont montré qu'en ayant recours à une nouvelle méthode d'amener le courant à la couche mince de matière à point de fusion réduit on peut obtenir de grands avantages.
L'invention présente la caractéristique que le moyen de prendre le courant sur la couche de matière à bas point de fusion est constitué par une mince feuille flexible qui est métalliquement reliée à la couche et se raccorde à cette dernière.
Les avantages résultant de la construction confor- me à la présente invention ressortent déjà du fait que pen- dant le fonctionnement continu la température est inférieure à celle d'un système muni de contacts à ressort. Fn outre, le rendement qui, en cas de contacts à ressort, décroit après un certain nombre d'heures de fonctionnement, augmente préci- sément dans une cellule conforme à l'invention. Dans une cellule munie d'un contact à ressort la tension d'arrêt, en cas d'un courant constant, décroît avec une pression de con- tact croissante de sorte que le rendement de la cellule dé- croit, tandis que dans la cellule conforme à l'invention il n'y a point de dépendance de la pression de contact.
Des essais prolongés ont révélé que le perfection- nement réalisé à cet égard au moyen du contact conforme à l'invention résulte probablement du fait que par suite d'oxy- dation, surtout de la couche appliquée de matière à bas point de fusion, il se produit aux points de contact des contacts à ressort des résistances de contact complémentaires,. aussi sous l'action de la température plus élevée produite au contact.
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Si l'on désire éviter cet inconvénient en faisant plus fortement appuyer les contacts à ressort, ce qui pro- duit un faible déplacement du point de contact, on se heurte à d'autres inconvénients, car on risque alors de percer la couche métallique au point de contact. En tout cas, l'oxyda- tion se reproduira après quelque temps.
La construction faisant l'objet de la présente in- vention procure des avantages aussi au point de vue mécanique.
Du fait que la bande de connexion est mince on peut la plier facilement, par exemple si l'on désire la relier à une autre plaque dans un circuit quelconque. Les efforts mécaniques qui se produisent lors du pliage ne sont pas transmis à la couche métallique de la cellule au point d'attache de la feuille, de sorte que cet endroit ne subit pas d'efforts mécaniques.
Il est connu en soi d'appliquer sur la couche iso- lante une goutte d'un alliage à bas point de fusion, dans laquelle on engage un fil quand la goutte est encore à l'état liquide. Après solidification de la goutte elle adhère à la couche isolante et constitue alors une électrode de la cellu- le, tandis que le-fil emprisonné par suite de-la solidifica- tion fait-office de conducteur d'amenée pour cette électrode.
Toutefois, cette construction ne convient pas toujours, par exemple lorsqu'on disposé un certain nombre de cellules sur un boulon central, ce qui se fait souvent dans les redresseurs, ou si l'on empile dans une douille plusieurs cellules directe- ment les unes sur les autres, ce qui a souvent lieu dans les détecteurs. En effet, la goutte crée une saillie et plusieurs cellules disposées les unes contre les autres rendnaent l'en- semble trop encombrant. Un autre inconvénient consiste en ce que le fil est rigide à cause de'son assez grande épaisseur, de sorte que des efforts imposés au fil sont transmis à l'électrode en forme de goutte, de sorte que celle-ci pourrait
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être détachée entièrement de la couche isolante.
Si l'on utilise un alliage à point de fusion réduit, par exemple un 'alliage de bismuth, d'étain et de cadmium, pour la matière constituant la couche à laquelle est fixée la prise de courant, la connexion métallique avec la matiè- re de la feuille peut être établie par une soudure en la matière constitutive de l'électrode.
Pour fixer la couche on peut donc la faire fondre de sorte que la feuille soit soudée, pour ainsi dire, sans que la température nécessaire à cet effet doive être augmen- tée à un degré tel que les autres matières constitutives de la cellule soient affectées par le chauffage élevé.
Pour assurer une bonne adhérence entre la feuille et la couche métallique mince la feuille faite, par exemple, en cuivre peut être étamée préalablement.
On a constaté que le contact établi est assez bon et durable pour qu'on n'ait pas à recouvrir de feuille toute la surface de la couche métallique, de sorte qu'une simple bande suffit, ce qui augmente encore la flexibilité et, par- tant, évite la transmission d'efforts mécaniques au raccorde- ment.
Notamment dans une ambiance humide il est avanta- geux d'exécuter la cellule de telle façon que l'humidité ne puisse pas l'affecter. On obtient une bonne protection hydro- fuge en recouvrant d'une couche de laque au moins la surface de la couche de matière à bas point de fusion conjointement avec la feuille de raccordement, laquelle couche de laque aug- mente en même temps la résistance mécanique du raccordement entre la feuille et la couche métallique.
Lors du fonctionnement normal de la cellule con- forme à l'invention, c'est-à-dire si la charge maximum pres- crite pour la cellule n'est pas dépassée, la température est
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telle qu'elle se situe encore considérablement en-dessous de la température de fusion de la matière à point de fusion réduit.
Toutefois, il se peut que par suite d'un traitement peu judi- cieux de la cellule ou par suite de perturbations dans son circuit, la charge de la cellule augmente de telle façon que la température dépasse le point de fusion de la matière pré- citée, ce qui peut avoir diverses conséquences fâcheuses. Le contact entre la prise de courant et la couche, par exemple, peut être interrompu à cause de 1 élasticité qui subsiste toujours dans une bande ou feuille courbe. De plus, la ma- tière constitutive de l'électrode se contracte en fondant sous la forme d'une goutte. Comme l'électrode s'appuie sur la couche isolante, toutes les gouttes se trouvent isolées les unes des autres.
Si la prise de courant était encore re- liée électriquement à la cellule cela ne serait vrai que pour une surface très réduite de la couche d'électrode, en d'au- tres termes la charge par unité de surface de la couche aug- mente considérablement ; cela produit encore plus de chaleur. Il s'ensuit que la prise de courant se détache, par fusion, de l'alliage.
Pour éviter que par suite d'un chauffage exagéré la prise de courant se détache de l'électrode et que l'allia- ge se contracte pour former des gouttes isolées entre elles, la cellule à couche isolante, dans un mode d'exécution aven- tageux de l'invention, est exécutée de telle façon que la couche de matière à point de fusion réduit soit garnie au .moins partiellement d'un organe conducteur qui porte avec une certaine pression contre cette couche, et que la feuille re- liée métalliquement à la couche soit également pressée sous cet organe où elle est reliée à cette couche.
Si, malgré cela, la couche d'alliage fondait par suite d'un chauffage excessif la prise de courant ne peut pas
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se détacher de la couche d'alliage, parce que la pression exercée par l'organe empêche ce mouvement.
S'il se produisait une contraction de la matière pour former des gouttes individuelles en d'autres points de la couche d'alliage, à savoir à l'endroit où il n'y a pas de contact direct avec la prise de courant (seules les parties sous la prise de courant ont un contact direct) cela ne contrarierait pas la conduction électrique. En effet, toutes ou sensiblement toutes les gouttes sont reliées électrique- ment entre elles par l'intermédiaire de l'organe précité.
En prévoyant un organe de ce genre il faut consi- dérer qu'une pression excessive exercée par l'intermédiaire de la couche d'électrode sur la couche isolante peut affecter la tension d'arrêt de la cellule. Pour éviter même ce risque on exécute la cellule à couche isolante, avantageusement, de telle façon que l'organe conducteur présente un évidement central dans lequel s'engage un disque en matière isolante qui porte de l'autre côté sur la couche isolante ; à cet effet la couche de matière à point de fusion réduit présente un évidement en cet endroit.
En utilisant un disque en matière isolante on assure que la pression avec laquelle l'organe de contact porte contre la couche d'électrode n'est déterminée que par la tension initiale des extrémités élastiques de l'organe, tandis que la pression produite, par exemple, en vissant un boulon central est supportée complètement par les disques isolants et n'est pas transmise aux surfaces de contact.
Si l'on rend ces surfaces de contact aussi grandes que possible on obtient d'une part l'avantage d'une faible charge électrique et d'autre part celui de maintenir réduite la pression superficielle mécanique. Ces circonstances contri- buent également à permettre d'augmenter considérablement le
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rendement de la cellule à couche isolante, sans que se pro- duisent les inconvénients provoqués par une production de chaleur exagérée.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, qui re- présente un mode d'exécution de la cellule conforme à l'inven- tion.
La fig. 1 est une vue en perspective d'une cellule à couche isolante, tandis que la fige 2 montre une partïe d'une unité qu'on peut utiliser, par exemple, dans le montage de Grätz.
Sur la fig. 1 le chiffre de référence 1 désigne une plaque de support sur'laquelle est appliquée une matière semi-conductrice; la plaque peut être faite en aluminium, et le semi-conducteur en sélénium. Sur l'électrode on applique une couche isolante. Le trou central 2 sert à fixer la plaque
1 lor,squ'on applique le sélénium, et à recevoir un boulon d'attache pour le montage de la cellule à couche isolante ache- vée. (Comme la couche de sélénium et la couche isolante sont très minces elles ne sont pas représentées sur le dessin).
On applique, par projection, la matière de la contre-électrode 3 qui peut être constituée par l'alliage à point de fusion réduit de bismuth, d'étain et de cadmium ayant un point de fusion de 103 (alliage dit "alliage 103n). En utilisant un cache lors de la projection, on donne à l'électro- de 3 la démarcation indiquée sur le dessin. Comme premier avantage'il faut signaler en l'espèce l'allongement du trajet de grimpement du courant le long du bord de la plaque sur la couche isolante vers l'électrode 3. La démarcation inférieure sera décrite ci-après.
Une bande mince 4 en matière conductrice est reliée métalliquement à l'alliage. On peut dès lors utiliser la cellu-
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le sans intervention d'autres matières comme redresseur.
Si l'on désire utiliser la cellule dans un circuit chargé plus fortement que celui pour lequel une cellule est calibrée, plusieurs cellules doivent être connec- tées en parallèle. De même, pour des tensions supérieures on doit connecter en série un nombre de cellules correspondant.
Dans le cas où cependant la tension de régime dans un circuit est tout au plus de 100% supérieure à la tension maximum admis- sible par cellule, on peut utiliser le montage de Grâtz qui comporte quatre cellules. Dans ce cas les deux phases du cou- rant alternatif sont redressées.
On choisit alors, par exemple, la construction montrée sur la fig. 2 dans laquelle les cellules, dont les parties portent les mêmes chiffres de référence que les par- ties correspondantes sur la fig. 1, sont disposées sur un boulon central 5 revêtu d'un tube isolant 6 fait, par exemple, en "Pertinax".
Sur la couche 3' et sur la bande 4' de chaque cel- lule s'appuie un organe de contact 7 qui présente la forme d'une coiffe. Par suite de la tension initiale des parties 8 la coiffe exerce sur la couche 3' une pression déterminée qui est exclusivement fonction de cette tension initiale. En effet l'électrode d'alliage présente un évidement central par où le disque 9 de matière isolante s'appuie sur la couche isolante.
Lorsque le boulon est vissé à l'aide d'un écrou 10 qui, par l'intermédiaire de la bague 11, est empêché de venir en con- tact avec la cellule extérieur, une force est exercée sur la couche isolante par l'intermédiaire du disque isolant. Toute- fois, cela n'a pas de conséquences fâcheuses même si la couche isolante était rendue défectueuse en ce point.
Pour permettre le raccordement à un circuit exté- rieur on a prévu la languette de soudure 12 sur laquelle s'ap-
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puie à son tour le disque 13 qui établit en même temps l'écar- tement voulu entre la plaque suivante 1" et la première pla- que 1', et ainsi de suite jusqu'à ce que le nombre nécessaire de plaques avec leurs prises de courant soient disposées sur le boulon 5.
Le boulon peut en même temps servir à fixer d'une manière quelconque l'ensemble à une plaque du châssis.
Il y a avantage à utiliser pour la couche en matiè- re à bas point de fusion, une matière qui en soi convient déjà particulièrement bien pour la soudure. Dans ce cas il n'est pas nécessaire d'utiliser de la soudure spéciale et on peut se passer des moyens utilisés pour faciliter la soudure normale qui ont souvent un effet corrosif, par exemple par suite de la présence d'acides. Comme matière constitutive de l'électrode, convenant en même temps pour la soudure, on peut utiliser avantageusement l'alliage 103 précité.
Dans l'exécution du joint métallique on peut faire en sorte que la feuille à fixer soit préalablement revêtue d'une couche de la matière constitutive de l'électrode, ce qui facilite l'adhérence de la feuille à l'électrode.