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REDRESSEURS A COUCHES D'ARRET.
L'on sait réaliser des redresseurs à contact superficiel ou redresseurs à couche barrière ou d'arrêt (par opposition aux redresseurs à contact ponctuel) , et l'un des principaux inconvénients que l'on rencon- tre habituellement est la faible tension inverse qu9ils peuvent supporter.
Des études récentes ont montré que cet inconvénient est dû en grande par- tie à l'instabilité thermique du dispositif.
A mesure que 1?on augmente la tension inverse appliquée au redresseur, le courant de fuite et l'énergie perdue augmentent ce qui a pour effet de chauffer le redresseur. Etant donné que ce dispositif pré- sente une résistance à coefficient de température négatif.. plus la tempe- rature augmente., plus le courant de fuite augmente, et ce phénomène peut conduire à la destruction du redresseur lorsque la tension dépasse une cer- taine limite.
La présente invention a pour objet d'élever la limite de tensior inverse supportée par un redresseur.
L'on va donner, à titre d'exemple d'application de 1?invention la réalisation de redresseurs à couche barrière tels les redresseurs au sé- lénium et à l'oxyde de cuivre mais il est bien entendu que l'invention s' applique d9une façon générale à tous les dispositifs utilisant les proprié= tés des couches-limites des semi-conducteurs tels les redresseurs au sili- cium ou au germanium.
Dans un redresseur à couche barrière,,, ou redresseur à contact superficiel, une plaquette d'un corps semi-conducteur., par exemple du sé- lénium est disposée entre une première électrode, dite électrode de base,, constituée par exemple par du nickel, du fer, de 19 aluminium etc..... la seconde face de la plaque étant en contact avec un autre métal tel le cad- mium, 19'étain,, etc... ou un alliageformant la contre=électrode, Il se forme une barrière de potentiel de part et d'autre de la surface de redres-
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sement entre le sélénium et la contre-électrode. C'est cette barrière de po- tentiel qui assure les propriétés de redressement de la cellule.
Cette dis- continuité de potentiel permet le passage dans une certaine direction, de courants relativement importants dits "courants directs", et limite à de très faibles valeurs le courant de fuite résultant de l'application d'une tension de polarité inverse. Ce courant est dit "courant inverse". Quelque- fois, 1?on crée une barrière artificielle à la surface de contact en insé- rant un mince film isolant constitué,, par exemplepar un vernis organique ou quelque autre substance chimique différente du sélénium ou de la contre-élec- trode.
En variante9la surface de redressement est obtenue par traitement superficiel du semi-conducteur lui-même. Tout traitement aboutissant à la for- màtion d'une fine couche différant en composition ou en structurede la mas- se du sélénium, convient; par exemple9 l'on réalise parfois une oxydation su- perficielle ou au contraire,9 une couche de séléniure. La couche barrière ain- si constituée est très fine, sa profondeur varie entre 1 et 100 microns.
Elle est en bon contact thermique avec la contre-électrode sur l'une des faces,. et avec le sélénium sur 1-'autre. Ce dernier est un très mauvais conducteur calo- rifique. Au cours du fonctionnement, pratiquement toute la chaleur est déve- loppée au droit de la barrière et la façon la plus pratique de 1-'évacuer. est de la dissiper par l'intermédiaire de la contre-électrode. Celle-ci est géné- ralement constituée par une couche métallique déposée sur la plaquette de semi-conducteurpar évaporation dans le vide ou tout autre procédé connu.
Des électrodes aussi fines ne peuvent pas dissiper une quantité suffisante de chaleur; leur faible épaisseur ne permettant pas l'écoulement latéral de la chaleur à partir d'un point chaud. Il en résulte que,, dès qu'il se pro- duit un échauffement locale le redresseur est mis hors d'usage même pour des tensions inverses faibles. Une augmentation de la conductibilité calorifique peut être obtenue,\! ainsi qu'il est d'usage en augmentant l'épaisseur de la contre-électrode. Jusqu'à présent., 1?on n'a pas apporté une grande attention à l'épaisseur de celle-ci. Dans les redresseurs que l'on sait fabriquer1' échauffement du redresseur se produit à la périphérie de la contre-électrode.
La mise hors d'usage du redresseur est due au moins partiellement, à la fai- ble épaisseur de cette électrode sur sa périphérie et par conséquent9 à sa faible capacité et conductibilité thermique en ce point.
Selon la présente invention, ce défaut est éliminé en réalisant le redresseur de façon à assurer une évacuation facile de la chaleur à la périphérie de la contre-électrode et en réduisant l'intensité des courants de fuite qui se produisent en ces points.
L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent, données à titre d'exemple non limi- tatif et dans lesquelles : - la figure 1 représente en coupe, un redresseur à couche limi- te réalisé selon l'art antérieur.
- les figures 2, 3 et 4 représentent, vues en coupep des réali- sations de l'invention.
Le redresseur représenté sur la figure 1 comprend une électrode de base 1, généralement circulaire, sur laquelle repose la plaquette 2 de subs- tance semi-conductrice, du sélénium par exemple.
Au-dessus de cette plaquettegest disposée la contre-électrode 3 en contact avec la couche limite 4, formée par exemple ainsi qu'on l'a dit plus haut. Dans cette forme conventionnelle de redresseur, le court-cir- cuité se produit généralement sur la périphérie de la contre-électrode et résulte principalement de la trop faible épaisseur de celle-ci, ce qui ré- duit la capacité thermique locale à une valeur insuffisante.
Selon l'une des caractéristiques de la présente invention, la contre-électrode recouvre entièrement la plaquette de sei-conducteur, c9est- à-dire qu'elle n'est pas uniquement posée sur la surface de celui-ci,, mais
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quelle en recouvre également les parois latérales. Dans ces conditions la couche limite existe entre le sélénium et la contre électrode., est toujours en contact avec au moins un élément présentant une bonne conductibilité ther- mique.Ainsi qu'il apparaît sur la figure 2, la contre-électrode 3 dépasse la plaquette 2 et vient en contact avec une fraction de l'électrode de base 1.
Afin d'éviter la mise en court circuit du redresseur sur la périphérie de contact des deux électrodes, on dispose une couche de matière isolante 5, constituée par exemple par un film mince de vernis ou un anneau de mica.
L9utilisation d'un anneau isolant 5' (figure 3) peut être suf- fisante en elle-même pour éliminer les risques de courtcircuit lorsqu'on le place convenablement, c'est-à-dire là où les lignes de fuite entre les deux électrodes sont les plus courtes. En effets le courant issu de la pé- riphérie de la contre-électrode 4 est dirigé vers l'électrode de base 1, devra suivre le trajet représenté en pointillé,\) ce qui augmente considéra- blement la longueur du trajet dans la masse du semi-conducteur;
cela corres- pond à une augmentation sensible de la résistance. Dans cette réalisation,\) on met en série avec la résistance, entre les deux électrodes le long de la périphérie de la contre-'électrode, une résistance élevée qui limite la densité de courant à une valeur compatible avec le bon fonctionnement du redresseur.
On remarquera que Panneau isolant 5,utilisé dans la réalisa- tion correspondant à la figure 2, joue le même rôle que 1-'anneau 5' de la figure 3, ce qui augmente 1?amélioration résultant de l'extension de la contre-électrode.
Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 4, un anneau isolant 5 est disposé entre le semi-conducteur 2 et la périphérie de la contre-électrode 3. Le bord mince de la contre-électrode 3-n'est donc pas en contact avec la couche limite 4 qui ne s'étend que sur la surface de contact entre le semi-conducteur et la contre-électrode. Cette couche se trouve interrompue par l'interposition de l'anneau isolant 6. Les anneaux isolants 5, 5' et 6 peuvent être disposés sur l'électrode de base ou sur la plaquette de semi-conducteur ainsi qu'il est représenté sur les dessins.
En varianteainsi qu'il est représenté sur les parties droites des figures,\) l'électrode de base 1 ou la plaquette de semi-conducteur 2 - peut présenter un logement dans lequel se trouve encastrée la bague isolan- te. Dans ces conditions, on obtient une couche limite plane et une contre- électrode plane, ce qui peut faciliter la réalisation des connexions, ain- si que la mise en parallèle de plusieurs éléments redresseurs par empilement.
Il est bien entendu que 1?augmentation de la conductibilité ther- mique obtenue grâce au moyen de 1?invention n'exclut pas l'usage des procé- dés habituellement employés pour éliminer la chaleur développée dans les redresseurs de ce type. Ainsi,\) on peut immerger le redresseur dans un liqui- de réfrigérant ou le placer dans un courant de fluide réfrigérant; souvent l' on utilise un métal tendre en bon contact thermique avec la contre-électrode sur toute sa surface; enfin., l'on peut également utiliser des contre-électro- des épaisses obtenues par exemple par dépôt électrolytique, etc...
Ces pratiques courantes, appliquées au redresseur selon l'inven- tion, permettent le fonctionnement correct de ce dispositif sous des tensions inverses qu'il ne supporterait pas normalement.