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PERFECTIONNEMENTS AUX STRUCTURES TRIODES UTILISANT DES SEMI-CONDUCTEURS.
La présente invention concerne des modes de réalisation particulièrement avantageux de structures triodes utilisant les propriétés des substances semi- conductrices, telles par exemple le germanium, le silicium, etc..
Il est connu de faire appel aux propriétés de ces corps en vue d'amplifier des signaux à très haute fréquence. On sait que, si l'on fait appuyer deux con- ducteurs très fins dont la pointe a été affilée, en deux points très voisins d'un cristal de substance semi-conductrice, les conducteurs étant convenablement polari- sés par rapport au cristal, tout signal appliqué à l'un des conducteurs apparait considérablement amplifié, dans le circuit associé au second conducteur.
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Les conditions de proximité des deux pointes sur le cristal présentent une difficulté technique et constituent un inconvénient s'opposant à la construction de ces amplificateurs à l'aide des techniques industrielles.
La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient.
Elle est principalement caractérisée en ce que les deux conducteurs filiformes s'appuient sur deux faces différentes du cristal, ces faces étant parallèles ou inclinées l'une par rapport à l'autre.
L'invention est encore caractérisée en ce que les circuits d'entrée et de sortie des structures triodes ainsi obtenus sont séparés au maximum par construction.
Une forme préférée de réalisation de l'invention se présente comme une structure cylindrique, les connexions d'entrée et de sortie se faisant aux deux extrémités du cylindre, la troisième électrode, maintenue au potentiel de la masse, étant connectée au centre de la dite structure.
On appellera dans ce qui suit : - électrode de commande, le conducteur filiforme connecté au ciruit d'excitation de l'amplificateur.
@ électrode collectrice, le conducteur filiforme qui recueille le signal agplifié
Ce terme a été préféré à celui d'anode qui aurrait donné à supposer une ana- logie complète entre ces structures et les tubes électroniques à trois élec- trodes.
- électrode de référence, l'électrode en contact direct avec le cristal. Cette électrode joue un rôle équivalent à celui de la cathode d'un tube électronique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'électrode de réfé- rence est connectée en un point du cristal le plus éloigné possible des deux autres électrodes.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages, seront bien com- pris en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent données à titre d'exemple non limitatif et dans lesquelles : - la figure 1 représente une première forme de réalisation utilisant un cristal de section rectangulaire.
- la figure 2 est une variante préférée de réalisation de la structure repré- sentée sur la figure 1. les figures 3 et 4 représentent, vue en coupe, une seconde forme de
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réalisation utilisant un cristal à section triangulaire.
Les modes de réalisation de l'invention utilisent une lame de subs- tance semi-conductrice dont l'épaisseur est de quelques centièmes de millimètre.
L'électrode de commande et 1'électrodes collectrice se présentent sous la forme de fils, par exemple des fils de turgtène ou des fils de bronze au berylium ayant un diamètre de quelques centièmes de millimètre et dont l'extrémité est affinée en pointe. Ces pointes appuient sur deux faces du cristal et y sont soudées. Cela peut être réalisé en faisant un dépôt électrolytique de cuivre sur le bord de la lame et en soudant le conducteur au dépôt métallique ainsi réalisé. On décrira plus loin une autre méthode, parmi toutes celles possibles, pouvant servir à souder les fils conducteurs au cristal.
Il est bien connu que le fonctionnement correct de l'amplificateur nécessite Inapplication aux électrodes de certains potentiels de polarisation continue. Il est généralement admis que le fonctionnement optimum nécessite une polarisation légèrement positive de l'électrode de commande par rapport à l'électrode de référence, c'est-à-dire par rapport au cristal,et, d'autre part, Inapplication d'une tension de polarisation négative de valeur absolue plus élevée que le précédent entre l'électrode collectrice et l'électrode de référen- ce. Le circuit d'entrée est connecté entre l'électrode de commande d'une part, et l'électrode de référence.
Le circuit de sortie constitué par l'impédance de charge, est çonne-cté entre l'électrode collectrice et l'électrode de référence.
Le signal obtenu peut être soit utilisé directement, soit envoyé sur un second étage amplificateur. Les circuits auxiliaires n'ont pas été représentés sur les figures. Il est à nater que l'amplificateur peut être utilisé comme oscil- lateur en assurant un couplage convenable entre le circuit d'entrée et le circuit de sortie .
On a représenté en 1 sur la figure 1, la lame semi-conductrice maintenue dans une pièce métallique porte-cristal 2, constituée par exemple en laiton, la lame peut être soudée dans un épaulement présenté par l'extrémité 3 du porte-cristal. Cette pièce constitue directement l'électrode de référence.
L'électrode de commande 4 et l'électrode collectrice 5 sont représentées sous la forme de fils de tungstène dont l'extrémité en contact avec le cristal est taillée en pointe, de façon à réduire au minimum la surface de contact entre le cristal et les conducteurs.
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Les conducteurs 4 & 5 sont solidaires, les deux pièces métalliques terminales 6 & 7 étant maintenues solidaires du support de cristal 2 par l'intermédiaire des manchons isolants 8. Afin de maintenir les diverses électrodes dans leur position respective, il peut être utile de remplir l'intérieur de la structure à l'aide de cire. Le bon fonctionnement de l'amplificateur impose l'utilisa- tion de lames très minces qui, par conséquent, peut être très fragiles. Il faut, en effet, que la distance entre les pointes de l'électrode de commande et de l'électrode collectrice, soit très faible.
Selon une variante représentée sur la figure 2, on a creusé au centre des deux faces de la lame de cristal semi-senducteur, une gorge dans laquelle reposent les pointes des électrodes. On peut, de cette façon, utiliser une lame plus épaisse et, par conséquent, moins fragile. On a représenté les con- ducteurs 4 & 5 comme recourbés, ceci afin qu'ils présentent une certaine élas- ticité. Il est bien évident que l'on pourrait utiliser également des conduc- teuxs droits. Les caractéristiques de la structure triode qui viennent d'être décrites peuvent être modifiées en changeant l'épaisseur de la lame de cristal utilisée.
Les figures 3 & 4 sont des coupes faites suivant deux plans perpendicu- laires passant pas l'axe d'une variante de réalisation selon laquelle on uti- lise un cristal présentant la forme d'un coin à arête vive 1. Ce coint peut être, par exemple, obtenu en soudant une lame de cristal de substance semi- conductrice à une pièce métallique cylindrique formant socle 1'. Il est alors possible de tailler la lame en biseau. On peut utiliser ,dans ces conditions, une lame d'épaisseur maximum supérieure à la distance entre les deux électrodes ce qui augmente la solidité de l'ensemble. Le cylindre 1' est en contact électrique avec la pièce porte-cristal métallique 2, constituant l'électrode de référence.
Elle est séparée par deux manchons isolants 3 & 3' des manchons conducteurs 6 & 7 en contact électrique avec les pièces conductrices 8 & 9 soudées à l'électrode de commande 4 et à l'électrode collectrice 5. respecti- vement. Les manchons 6 & 7 sont rendus solidaires des bornes de sortie et d'entrée 8 & 9 par tout moyen approprié représenté d'une façon schématique par les vis 10 & Il. Les extrémités taillées en pointes des deux conducteurs filiformes 4 & 5 appuient en deux points convenables des faces inclinées du cristal.
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Ils constituent respectivement l'électrode de commande et l'électrode collée* trice de l'amplificateur. Ces conducteurs ont été représentés rectilignes, mais il est bien évident que l'on pourrait utiliser des conducteurs incurvés ainsi qu'il est représenté sur les figures 1 et 2. Selon une réalisation particulière de l'invention, donnée à titre d'illustration sans aucun caractère rectrictif, les deux conducteurs sont constitués en fil de bronze au glucinium ou en alliage cuivre-glucinium dont le diamètre est compris entre 2,5, 10-2mm et 10-1mm.
L'extrémité de ces fils est rendue pointue pour tout moyen tel que meulage afin de réduire la capacité existant aux contacts entre les conducteurs et le cristal. Les points de contact entre les électrodes et le cristal sont situés au voisinage de l'arrête de celui-ci, de façon que l'épaisseur du cristal en ces points, corresponde à la distance optima entre les deux électrodes. La dé- termination des points de contact se fait à la loupe, puis les contacts sont soudés à la surface préalablement polie du cristal. La soudure peut s'effectuer par exemple par passage d'un courant dont l'intensité et le sens sont déterminés, technique déjà connue et décrite dans un article du "Journal of Applied Phisics" (page 912 - Année 1946).