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PERFECTIONNEMENTS AUX REDRESSEURS ELECTRIQUES A CRISTAL.
La présente invention est relative aux redresseurs électriques à cristal, c'est-à-dire, aux redresseurs qui se composent d'une masse ou cristal de substance semi-conductrice appropriée, pourvue habituellement d'u- ne électrode ou chercheur se trouvant pratiquement en contact avec un point de sa surface, bien que l'électrode redresseuse puisse également consister en une pellicule métallique appliquée sur une très petite aire du cristal.
Le principal objet de la présente invention est de prévoir un redresseur à cristal propre à être utilisé comme dispositif de déclenchement à deux positions et pouvant produire un déclenchement répété à une très haute fréquence, ou par des impulsions électriques extrêmement courtes.
On sait depuis longtemps que les redresseurs à cristal utili- sant du silicium, du germanium, ou certaines autres substances semi-conduc- trices, produisent habituellement une résistance négative s'ils sont pola- risés dans la direction de résistance élevée ou inverse. On peut tirer parti de cette caractéristique pour obtenir un dispositif de déclenchement à deux positions, en les associant avec un circuit approprié. Des exemples de cir- cuits de déclenchement de cette sorte sont décrits dans le brevet belge N 490.284.
On a trouvé cependant que de tels circuits de déclenchement u- tilisant des cristaux de germanium ne peuvent être déclenchés de fagon répé- tée à des fréquences plus élevées que 3 mégacycles par seconde environ. On croit généralement que ceci est dû à un effet thermique se produisant au point de contact et qui introduit une constante de temps limitative.
La demanderesse a découvert qu'un redresseur à contact par point utilisant du germanium peut être conçu et formé électriquement ou traité de manière telle qu'une ou plusieurs régions de résistance négative apparaissent dans la portion de résistance faible ou directe de la caractéristique du re-
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dresseur.
Cela signifie que le redresseur peut être conçu comme un dis- positif de déclenchement à deux positions lorsqu'il fonctionne dans le' sens direct, et la constante de temps limitative èst alors beaucoup plus basse du fait que l'effet thermique sus-mentionné est pratiquement absent.
Par ce moyen, on peut utiliser des fréquences de déclenchement allant jusqu'à 40 mégacycles par seconde au moins,et un train de tels circuits de déclen- chement, conçu comme un compteur binaire, peut fonctionner de façon stable au moyen d'une fréquence d'entrée d'au moins 13,5 mégacycles par seconde,-
En conséquence la présente invention prévoit une méthode-per- mettant de réaliser un dispositif à résistance négative, méthode qui con- siste à appliquer une électrode de base à une portion de la surface d'une masse de substance semi-conductrice du type N de manière à ce qu'elle soit en contact non redresseur avec ladite surface,
et à appliquer à une autre portion de ladite surface une seconde électrode formant avec elle un con- tact redresseur et composée d'une substance contenant une impureté "donneu-- se"; on fait passer entre ladite électrode redresseuse et ladite électrode de base, un courant d'électro-formation momentané, d'amplitude suffisante pour produire, pour ledit contact redresseur, une courbe caractéristique de voltage direct en fonction du courant dont une portion au moins présente une pente négative.
La présente invention prévoit également un redresseur conçu selon cette méthode.
L'invention prévoit de plus un circuit de déclenchement à deux positions utilisant un redresseur conçu selon ladite méthode.
La présente invention prévoit également une méthode pour l'é- lectroformation d'une substance semi-conductrice du type N munie d'une élec- trode de base produisant un contact à faible résistance avec une partie de ladite substance, ladite méthode consistant à décaper une surface exposée de la substance, et à prévoir une électrode redresseuse ,d'une substance con- tenant une impureté "donneuse", ladite électrode produisant un contact re- dresseur avec une aire peu étendue de la surface décapée ; on fait alors pas- ser un courant d'électroformation momentané à travers le contact redresseur dans la direction de résistance faible ou directe, ledit courant ayant une amplitude telle que la caractéristique du courant de voltage du contact re- dresseur présente au moins une région de résistance négative.
Le nombre des voies qui peuvent être prévues sur un circuit de communication unique par modulation d'impulsions dans le temps ou par mo- dulation d'impulsions codées est limité, pour une part, par nécessité d'une fréquence élevée de répétition des impulsions et par la difficulté d'obtenir des dispositifs pouvant produire de telles fréquences élevées d'impulsions et y répondre.
Si on utilise les redresseurs conçus et électroformés selon la présente invention, il est possible d'obtenir des systèmes à impulsions de 1000 voies téléphoniques environ.
11 est à noter que l'on a observé, il y a quelque temps, que l'on peut amener un redresseur au germanium à présenter une région de résis- tance négative dans la caractéristique directe si on le soumet à des ondes d'hyperfréquence, de l'ordre de 10.000 mégacycles par seconde, et qu'on peut ensuite le faire osciller à des fréquences plus basses que celles des ondes appliquées. Cependant on a trouvé que la condition de résistance négative disparaît lorsque les ondes appliquées sont supprimées.
Grâce à la conception et au traitement prévus par la présente invention, le redresseur est doté d'une condition de résistance négative dans la caractéristique directe qui est indépendante de la présence d'ondes quel- conques appliquées extérieurement et qui persiste après la cessation du trai- tement qui lui a donné naissance.
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Les objets et caractéristiques de la présente invention appa- raitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisations, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels :
La Fig. 1 montre les détails d'un circuit pour l'électrofor- mation d'un redresseur à cristal selon l'invention qui permet d'observer la caractéristique du redresseur.
Les Figs. 2 et 3 montrent des courbes illustrant les caracté- ristiques de courant-voltage direct des redresseurs après qu'ils ont été électroformés selon la présente invention.
La Fig. 4 montre un circuit illustrant des applications utili- sant des redresseurs qui ont été électroformés selon la présente invention et
La Fig. 5 montre sous forme de graphique une explication du fonctionnement de la Figo 4.
Selon la méthode préférée pour la fabrication d'un redresseur présentant une résistance négative dans la caractéristique directe, on appli- que, d'une manière conventionnelle, une électrode de base à une surface d'un lingot ou d'un cristal de germanium du type N, de manière à ce qu'elle pro- duise avec elle un contact non redresseur à résistance faible. Une autre sur- face dùdit lingot ou cristal est meulée et polie et peut alors être décapée avec, par exemple, une solution décapante conventionnelle contenant de l'a- cide fluorhydrique, de l'acide nitrique, et du nitrate cuivreux. D'autres solutions décapantes appropriées peuvent être ut.ilisées. L'électrode redres- seuse ou "chercheur" devrait être constituée par une substance contenant une petite quantité d'impureté "donneuse".
On a trouvé que l'argent et le cuivre contenant une petite quantité d'arsenic ou de phosphore sont tous les deux appropriés à cet usa- ge, mais l'argent contenant environ 0,1 % d'arsenic est préférable. D'autres proportions peuvent être utilisées, mais 1 % constitue le maximum approprié.
L'électrode "chercheur" est placée en contact avec la surface du cristal de germanium, de n'importe quelle manière pratique, et forme alors un redresseur au germanium possédant des caractéristiques plus ou moins con- ventionnelles. Afin de produire la région de résistance négative dans la portion directe de la caractéristique, on doit appliquer à ce redresseur un traitement d'électroformation qui sera décrit en se référant à la Fig. 1.
On voit sur la Fig. 1 que le redresseur comprend un cristal ou une masse 1 d'une substance semi-conductrice du type N, de préférence de germanium, fixé fermement à une base métallique 2 au moyen de soudure ou de quelqu'autre ciment ou adhésif conducteur de l'électricité, ledit cristal produisant avec cette base un contact à,résistance faible. La surface supé- rieure 3 doit, de préférence, être convenablement décapée en utilisant une solution décapante telle que celles déjà mentionnées ci-dessus. Un chercheur 4 constitué de préférence par de l'argent contenant 0,1 % d'arsenic forme contact avec la surface décapée 3. Le redresseur décrit jusqu'ici est d'un type connu et présenterait des caractéristiques redresseuses conventionnel- les.
Le circuit d'électroformation associé avec le redresseur com- prend une source 5 de courant électrique qui peut être une source de courant alternatif de 50 périodes, à un potentiel d'environ 40 volts, connectée entre les électrodes 2 et 4 du redresseur, en série avec un instrument facultatif 6 pour la mesure du courant, les contacts 7 normalement ouverts d'un relais 8 et une résistance réglable 9. Un condensateur 11 est connecté à travers le redresseur en série avec un commutateur 10 entre les électrodes 2 et 4. Ce commutateur 10 est normalement ouvert mais il est fermé lorsque la clé 15 est actionnée.
Un condensateur d'accumulation 12 est normalement maintenu en charge depuis une source de courant continu 13 à travers une résistance réglable 14 et le contact supérieur d'une clé 15, ce contact étant normale-
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ment fermé par le levier de la clé connecté à l'extrémité supérieure du condensateur 12. Une extrémité de l'enroulement du relais 8 est connectée au contact inférieur de la clé 15 et l'autre extrémité à l'extrémité infé- rieure du condensateur 12. Lorsque le levier de la clé est abaissé le con- densateur 12 se décharge à travers l'enroulement du relais, fermant ainsi momentanément les contacts 7 et provoquant le passage d'un courant de forma- tion à travers le contact redresseur entre le chercheur 4 et le cristal re- dresseur 1.
Si la source 5 est une source de courant alternatif, le courant direct à travers le contact redresseur sera beaucoup plus grand que le cou- rant inverse et le courant direct doit être réglé au moyen de la résistance 9 à une valeur relativement élevée qui sera probablement située entre '0,76' et 2,5 ampères environ. Le courant inverse beaucoup plus faible n'aura pas d'effet appréciable.
Afin de pouvoir observer le procédé de formation, il est pré- vu un tube à rayons cathodiques conventionnel sur l'écran duquel est tracée la caractéristique du redresseur. Pour plus de clarté les plaques de défle- xion 16, 17, 18 et 19 de l'oscillographe sont seules montrées. Une résis- tance 20 est connectée en série entre l'électrode 2 du redresseur et la terre, et un point de jonction sur cette résistance est connecté à la pla- que de déflexion verticale 18. Une source d'essai de courant alternatif 21 est connectée par l'une de ses bornes à la terre et par l'autre borne, à travers le condensateur de blocage 22, elle est-connectée à l'électrode 4 du redresseur et à la plaque de déflexion horizontale 17. La plaque 16 est connectée à l'électrode 2 et la plaque 19 est reliée à la terre.
La déflexion horizontale du rayon cathodique est, en conséquence, proportionnelle au po- tentiel appliqué à travers le redresseur et la déflexion verticale est pro- portionnelle au courant passant par le contact du redresseur.
Si la source 5 est une source de courant continu, sa borne positive doit être connectée à l'électrode 4, en supposant que l'on utilise pour le redresseur une substance semi-conductrice du type N.
Lorsque le levier de la clé 15 est abaissé le condensateur 12 se décharge à travers l'enroulement du relais 8 et ce dernier fonctionne mo- mentanément, fermant ainsi les contacts 7. Le courant de formation passe ainsi pour une très courte période à travers le contact redresseur. La pé- riode durant laquelle le contact 7 demeure fermé peut être réglée au moyen d'un réglage approprié de la capacité du condensateur d'accumulation 12. Si le levier de la clé est relâché, le condensateur 12 se recharge et lorsqu'on abaisse de nouveau le levier le courant de formation passe à nouveau à tra- vers le contact redresseur et cette opération peut être répétée aussi sou- vent qu'on le désire.
Avant la formation, la courbe caractéristique directe habi- tuelle du courant s'élevant de façon continue depuis le voisinage de zéro est obtenue, indiquant une résistance directe qui, dans certaines limites décroît progressivement à mesure que le voltage augmente. Lorsque le redres- seur a été correctement formé, un intervalle ou une discontinuité apparaît dans la courbe ce qui indique une portée correspondante de valeurs de cou- rant qui ne peuvent être maintenues de façon stable par le redresseur. Cet intervalle est dû à la présence d'une région de résistance négative dans la caractéristique.
Afin de produire l'intervalle dans la courbe il peut être né- cessaire de faire fonctionner plusieurs fois la clé 15.
Durant le passage du courant de formation il se dégage une chaleur considérable et lorsque le redresseur a été formé de façon satisfai- sante en utilisant un chercheur en argent, on trouve généralement que la pointe est soudée à la surface du germanium. Ceci est un avantage considé- -rable puisque le chercheur est ainsi maintenu fermement en place et les ca- ractéristiques du redresseur formé restent stables.
On s'est apercu que les courants transitoires aigus de voltage élevé ayant un temps d amorgage inférieur à environ 0,1 micro-seconde
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sont susceptibles de détruire la résistance négative produite par la for- mation. Par conséquent, le condensateur 11 et le commutateur 10 sont prévus, de manière à ce que les courants transitoires de voltage élevé, produits par exemple lorsque le circuit est interrompu par les contacts 7, ne puis- sent atteindre le redresseur, faute de quoi l'intervalle produit dans la caractéristique par le traitement de formation est susceptible de disparai- tre.
On s'est aperçu que l'intervalle dans la courbe correspondant à la région instable du contact formé est généralement obtenu dans une por- tion de la courbe correspondant à une polarisation directe de moins de 1 volt jusqu'à environ 15 volts. Le courant correspondant au bord inférieur de l'in- tervalle peut avoir toute valeur allant de quelques milliamères à environ
100 milliampères selon le courant de formation utilisé. La variation discon- tinue dans le courant à l'intervalle dans la courbe peut être, par exemple, de 10 milliampères, mais elle est souvent beaucoup plus élevée.
Dans le cas le plus remarquable qu'on ait rencontré, la dif- férence de courant et le voltage direct de polarisation correspondant à - l'espace étaient tels que la différence de puissance correspondant aux deux bords de l'intervalle atteignait 2/3 de watt.
Lorsque le redresseur a été formé de façon satisfaisante, il est préférable de le sceller avec une cire, un ciment, ou une résine isolan- te à forte prise afin de le protéger de l'humidité et des chocs mécaniques.
On peut ajouter que si la soudure est relativement légère il est souvent possible de détacher le chercheur sans endommager la surface formée du germanium; dans ce cas si le chercheur est replacé au même endroit ou si un autre chercheur (qui peut être d'un métal différent, par exemple du tungstène pur ne contenant pas d'impureté, "donneuse" ou autre) est pla- cé au même endroit on trouve que le redresseur présente toujours ses nou- velles caractéristiques.
On pense que ces caractéristiques résultent de la superposi- tion de plusieurs couches présentant une conductivité du type N et P sur la surface du cristal ou tout près de celle-ci, bien que l'invention soit ,indépendante de toute explication théorique particulière. On a trouvé que la région de la surface au voisinage du point de contact qui présente la propriété de résistance négative peut être d'environ 6/1000 de millimètre de diamètre. Si un chercheur constitué par un métal quelconque est placé en n'importe quel point à l'intérieur de cette région, l'intervalle est obtenu dans la caractéristique directe. Si on déplace le chercheur hors de cette région l'intervalle disparaît rapidement.
On doit remarquer que la caractéristique du redresseur dans la région de résistance négative est habituellement telle que deux valeurs stables différentes de courant sont obtenues seulement si la résistance de charge en série avec le redresseur n'excède pas une valeur déterminée par la pente négative de la caractéristique mais ceci n'est pas toujours le cas.
Cette valeur limitative peut être par exemple de quelques centaines d'ohms.
Durant le procédé d'électroformation il est préférable de confiner la chaleur produite aussi près que possible du contact de la poin- te, par exemple en fixant le cristal de germanium sur un support métallique massif qui peut être pourvu de dispositifs de refroidissemento Il est éga- lement recommandé d'attendre quelques instants, après le passage du courant de formation, que le cristal soit refroidi avant d'observer la caractéris- tique, étant donné que la largeur et la position de l'intervalle dépendent quelque peu de la température du cristal.
Si le contact de la pointe est observé au microscope durant la formation, on remarque parfois de petites étincelles à la pointe du cher- cheur. Ces étincelles peuvent avoir un effet nuisible sur la caractéristique résultante. Elles peuvent être empêchées par l'application d'une goutte d'une huile pure appropriée, autour de l'électrode redresseuse lorsqu'elle est en
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contact avec le cristal. Ceci réduit la distance à laquelle des étincelles peuvent apparaitre autour du chercheur et empêche lesdites étincelles de se produire. Ces étincelles sont aussi grandement minimisées par le condensa- teur 11 montré à la Fig. 1 connecté en dérivation avec le redresseur pendant que s'effectue la formation.
Il est nécessaire d'expliquer que dans certains cas on trouve. que la courbe caractéristique présente deux ou plusieurs intervalles après que le cristal a été électroformé, ces intervalle se produisant en des points correspondant à différents voltages de polarisation directe la courbe étant continue entre les intervalles adjacents. On peut ainsi avoir plusieurs ré- gions de résistance négative séparées correspondant respectivement aux dif- férents intervalles.
Bien que les meilleurs résultats aient été obtenus,selon',- l'invention, en utilisant un cristal de germanium du type N et un chercheur en argent contenant environ 0,1 % d'arsenic, ces matériaux ne sont pas les seuls qui peuvent être utilisés pour produire un redresseur présentant des régions négatives dans la caractéristique directe. Par exemple on peut uti- liser pour le chercheur du cuivre au lieu d'argent et d'autres impureté "donneuses" en dehors de l'arsenic peuvent être ajoutées à la substance du chercheur.
De même, la soudure du chercheur après l'électroformation n'est pas une caractéristique essentielle, mais l'expérience a montré que la soudure est fréquemment associée à une formation satisfaisante.
Les redresseurs à cristal électroformés selon la manière dé- crite en référence à la Fig. 1 présentent deux types différents de courbe caractéristique de voltage direct en fonction du courant. Lorsque la carac- téristique est du type montré à la Fig. 2, un déclenchement peut être obtè- nu seulement si la résistance de charge en série avec le redresseur est in- férieure à la grandeur de la résistance correspondant à'la portion de pente négative de la courbe caractéristique. Lorsque la caractéristique est du type montré à la Fig. 3, le déclenchement peut être obtenu avec n'importe quelle valeur de la résistance de charge.
On suppose que la caractéristique de la Fig. 3 est le résultat d'une condition complexe dans laquelle le cher- cheur produit simultanément plusieurs contacts redresseurs séparés avec le cristal, l'un au moins de ces contacts ayant une caractéristique directe normale. Ceci sera expliqué plus complètement dans un paragraphe ultérieur.
A la Fig. 2, les abscisses représentent les voltages appliqués dans la direction de résistance faible ou directe, entre les électrodes 2 et 4 du redresseur (Fig. 1) et les ordonnées représentent les courants cor- respondants circulant à travers le redresseur. Ceci est valable pour le cas d'un contact redresseur unique obtenu après électroformation selon la métho- de décrite en référence à la Fig. 1. La courbe part de zéro et la première portion 23 correspond à une résistance positive normale qui décroît à mesure que le courant s'accroît. Une boucle 24 est ensuite atteinte-où la résistan.- ce devient négative, comme indique par la portion 25, avec une pente négati- ve.
A mesure que le courant s'accroît d'avantage le voltage'à travers le re- dresseur décroit jusqu'à ce qu'une seconde boucle 26 soit atteinte après la- quelle la courbe suit la portion 27 et la résistance devient à nouveau posi- tive. La portion 27 se rapproche de la courbe caractéristique directe 28 (mon- trée en pointillé) que présenterait le redresseur en l'absence de l'électro- formation.
Si le redresseur est polarisé en un point de la portion 23 près de la boucle 24 un faible voltage positif additionnel appliqué provoque un accroissement soudain du courant à une valeur correspondant à un point quel- conque sur la portion 27 à condition que la résistance de charge en série avec le redresseur ne soit pas plus grande que la résistance représentée par la position de la pente négative 25, ainsi qu'il a déjà été mentionné. Un voltage négatif appliqué provoque alors une chute soudaine du courant à la valeur originale faible. Ainsi lorsque le redresseur est disposé dans un cir- cuit approprié un dispositif de déclenchement à deux positions peut être obtenu.
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La courbe caractéristique montrée à la Fig. 2 peut être tra- cée sur l'oscillographe à condition que'la valeur de la résistance 20- de la'
Fig. 1 excède la valeur de la résistance négative représentée par la portion
25 de la courbe montrée à la Fig. 2. Au cas où la valeur de la--résistance 20 est inférieure à la résistance négative, le déclenchement se-produit et la courbe tracée sur l'écran de l'oscillographe présente un intervalle.
La ligne droite 29 représente une ligne de charge pour la ré- sistance 20 dans ce dernier cas, lorsque le voltage appliqué par la source
21 a la valeur V à laquelle la ligne 29 coupe l'axe du voltage. La ligne 29 représente la relation entre le courant circulant à travers la résistance 20 et V-v, où v représente la chute de potentiel dans la résistance 20. Le vol- tage V-v est également le voltage appliqué entre les électrodes 2 et 4 du re- dresseur. Lorsque le voltage V appliqué par la source 21 varie, la ligne 29 se décale dans une direction parallèle à l'axe du voltage, la pente demeurant constante.
Les points où la ligne 29 coupe la courbe caractéristique du redresseur représentent les valeurs possibles du courant, mais n'importe quel point sur la branche 25 est instable de telle sorte que le courant assume - toujours l'une ou l'autre des valeurs possibles.
Les lignes pointillées 30 et 31 sont menées parallèlement à la ligne 29 depuis les boucles 24 et 26. A mesure que le voltage appliqué par' la source 21 (Fig. 1) augmente à partir de zéro, la portion 23 de la courbe est tracée sur l'oscillographe jusqu'à ce que la boucle 24 soit atteinte, le spot traceur sautant alors le long de la ligne pointillée 30 jusqu'au ' point 32 à partir duquel il suit la portion 27 de la courbe. Si le voltage appliqué est alors réduit, la portion 27 est tracée jusqu'à la boucle 26 et le spot saute alors le long de la ligne pointillée 31 jusqu'au point 33 et suit ensuite la portion 23 jusqu'à zéro.
Les lignes 30 et 31 sont traversées si rapidement qu'elles ne sont pas visibles sur l'écran de l'oscillographe et, en conséquence, seules les portions 23 et 27 de la courbe sont visibles, avec un intervalle distinct entre elles.
La Fig. 2 représente le cas d'un contact redresseur unique a- près électroformation selon la manière décrite. Si l'électrode "chercheur" 4 (Fig. 1) venait à constituer deux contacts redresseurs, l'un ayant une ca- ractéristique redresseuse directe normale, la caractéristique des deux con- tacts en parallèle serait alors celle montrée à la Fig. 3. Les courbes 34, 26,24, représentent la courbe caractéristique directe correspondant au con- tact électro formé et elle est similaire à la courbe montrée à la Fig. 2.
La courbe 35 représente la courbe caractéristique directe pour le contact redresseur normal et la courbe 36, 38, 37 est la courbe caractéristique di- recte pour les deux contacts en parallèle et elle est obtenue en additionnant les ordonnées des courbes 34 et 35. La courbe 36 présente une courbure en Z plus prononcée que la courbure 34 et on notera que la valeur de courant pour la première boucle 37 (correspondant à 24) est maintenant plus élevée que celle de la seconde boucle 38 (correspondant à 26), au lieu d'être plus basse.
Pour cette raison la portion 39 entre les boucles 37 et 38 représente toujours une condition instable même si la valeur de la résistance 20 (Fig. 1) est pratiquement infinie. On remarquera que la ligne de charge peut etre menée de manière à couper la courbe 36 en trois points, quelle que soit sa pente (qui naturellement doit être négative), et ceci n'est pas possible à la Fig.
2 si la ligne de charge a une pente inférieure à celle de la portion 25. A la Fig. 3 le cas extrême d'une résistance de charge infinie est indiqué par les deux lignes pointillées 39 et 40 menées parallèlement à l'axe du volta- ge depuis les boucles 37 et 38, et, même dans ce cas,, la courbe tracée sur l'oscillographe consiste en deux portions séparées par un intervalle.
On doit remarquer que la courbe 36 présente une petite section ayant une pente négative près de chaque boucle, bien que la portion entre lesdites boucles soit une pente positive.
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La Fig. 4 montre des exemples d'utilisation des redresseurs à cristal électroformés selon la présente invention pour produire une région de résistance négative dans la caractéristique directe. Le circuit montre deux de ces redresseurs dont l'un dérive, d'une maniéré simple, un train' d'impulsions très courtes d'une onde sinusoïdale à haute fréquence;, et dont l'autre est conçu de manière à former un étage de comptage binaire actionné par lesdites impulsions courtes. 11 est supposé que les deux redresseurs u- tilisent une substance semi-conductrice du type N, par exemple du germanium.
L'électrode de base 42 du premier redresseur 41 est connectée à la terre à travers une résistance de charge 43 d'une valeur de 200 ohms par exemple, et l'électrode "chercheur" 44 est connectée, à travers l'enrou- lement secondaire 45 d'un transformateur à haute fréquence et une résistan- ce 46 d'une valeur de 100 ohms par exemple, à la borne positive d'une source de polarisation 47 présentant un potentiel de quelques volts et dont la bor- ne négative est reliée à la terre. Une onde sinusoïdale dont la fréquence peut être de 3 mégacycles par seconde et l'amplitude d'environ 10 volts (va- leur efficace de tension) par exemple, est fournie aux bornes d'entrée 48, 49 de l'enroulement primaire 50 du transformateur.
Un petit condensateur 51 shunte les éléments 46 et 47 pour la dérivation des composants de l'impul- sion haute fréquence.
Le potentiel de la source 47 doit être choisi de manière à polariser le redresseur 41 dans le, sens direct afin que le courant soit pro- che de la valeur correspondant au bord inférieur de l'intervalle dans la caractéristique.
Le fonctionnement sera expliqué en se référant aux graphiques de la Fig. 5 qui représentent l'amplitude par rapport au temps. L'échelle des temps est la même sur tous les graphiques.
L'onde haute fréquence appliquée est montrée au graphique A de la Fig. 5 et commute le redresseur 41 alternativement entre les con- ditions de courant faible et élevé correspondant aux bords de l'interval- le. On s'est aperçu que la variation du courant depuis la valeur la plus basse jusqu'à la valeur la plus élevée s'effectue entièrement dans une pé- riode qui est de l'ordre de 0,01 micro-seconde, dans un redresseur classi- que, mais la variation dans la direction opposée prend un peu plus longtemps.
Les ondes pratiquement rectangulaires produites par le déclenchement pério- dique du redresseur sont montrées à la Fig. 5, graphique B, et présentent des fronts avant 52 très abrupts et des fronts arrière 53 moins abrupts. On voit par conséquent que si ces ondes sont différenciées, les impulsions 54, d'une durée de l'ordre de 0,01 microseconde, montrées au graphique C de la Fig. 5, peuvent être obtenues des fronts avant abrupts de ces ondes, et les impulsions 55 d'amplitude beaucoup plus faible dérivées des fronts arrière étant de signe opposé, peuvent être éliminées par des moyens connus.
On peut remarquer qu'en raison du jeu toujours présent dans les circuits de dé- clenchement, le retour à la condition de courant faible se produit à un vol- tage appliqué légèrement inférieur à celui du déclenchement original, et, de ce fait, le front arrière 53 est plus court que le front avant 52. Pour cette raison également, l'impulsion 55 est d'amplitude plus faible que l'im- pulsion 54.
L'étage de comptage binaire de la Fig, 4 comprend un second redresseur 56 électroformé selon la présente invention, dont l'électrode de base 57 est connectée à la terre à travers l'inductance 58 conçue pour être self-résonnante à une fréquence qui est égale à plusieurs fois celle des ondes sinusoïdales appliquées aux bornes 49 et 50. Par exemple la fréquence de résonance de l'inductance 58 peut être de 30 mégacycles par seconde. Si cela est nécessaire l'inductance 58 peut être shuntée par un condensateur approprié (non montré).
L'électrode "chercheur" 59 du redresseur 56 est polarisée dans le sens direct depuis une source positive 60 à travers une résistance 61 qui peut avoir une valeur de 100 ohms par exemple, et un petit condensa-
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Leur de dérivation 62 similaire à 51 est prévu. L'électrode 59. est connec- tée à une borne de sortie 63 à travers un condensateur de blocage 64.
L'électrode de base 57 du redresseur 56 est connectée à l'élec- trode de base 42 du redresseur 41 à travers un petit condensateur 65. Le condensateur 65 sert à différencier les impulsions rectangulaires illustrées au graphique B de la Fig. 5 afin de produire les impulsions courtes illus- trées au graphique C.
Le redresseur 56 doit être polarisé dans le sens direct par la source 60 presque jusqu'à l'espace de la courbe caractéristique et les impulsions positives courtes 54 (graphique C fig. 5) sont appliquées pour exciter par choc l'inductance 58. Les impulsions négatives 55 n'ont aucun' effet en raison de leur amplitude faible. On supposera que le second redres- seur 56 est initialement dans la condition du courant faible et qu'une im- pulsion courte entrante 54 est appliquée pour exciter par choc l'inductance
58.
Les oscillations amorties montrées au graphique D de la Fig. 5 Y pren- nent naissance et la première demi-onde positive 66 n'a pas d'effet, mais la demi-onde 67 de signa opposé, qui suit immédiatement, étant appliquée à l'électrode de base du redresseur 56 déclenche celui-ci pour l'amener à la condition de courant élevé.
La demi-coude suivante 68 serait probablement d'amplitude suffisante pour déclencher de nouveau le redresseur vers sa po= sition initiale mais, du fait que la fréquence de résonance de'l'inductance 58 (Fig. 4) a été choisie de 30 mégacycles elle succède à la demi-onde de déclenchement 67 dans un temps qui est inférieur à 0,02 microseconde et, comme il a déjà été expliqué, la constante de temps associée au retour à la position de courant faible excède généralement cette valeur et, par consé- quent, la demi-onde 68 arrive trop tôt pour redéclencher le redresseur vers sa position précédente. Il demeure par conséquent dans la condition de cou- rant élevé jusqu% ce que la prochaine impulsion courte 54 arrive du redres- seur 41 (Fig. 4).
La première demi-onde 69 des oscillations excitées dans l'inductance est maintenant du signe convenable pour déclencher de nouveau le redresseur 56 (Fig. 4) vers la condition de courant faible et la demi- onde 67 arrive trop tôt pour redéclencher le redresseur vers la condition de courant élevé. Ainsi le redresseur 56 exécute un cycle complet en réponse à deux impulsions reçues du redresseur 41, et donne naissance par conséquent à une impulsion rectangulaire 71 montrée au graphique E de la Fig. 5,'et qui peut être obtenue de la borne 63, Fig. 4. Si l'impulsion 71 est différen- ciée une impulsion différentielle positive unique peut être obtenue du front avant en réponse à deux des impulsions 54, graphique C. Le redresseur 56 di- vise ainsi par 2.
On remarquera que le front avant de l'impulsion 71 est synchronisé avec la demi-onde négative 67, tandis que le front arrière est synchronisé avec la demi-onde positive 69.
Une chaine de redresseurs (non montrés) dont chacun est dispo- sé comme le redresseur 56 de la Fig. 4, et connectés en cascade, constitue ainsi un système de comptage binaire simple. On doit noter que les impulsions 55 d'amplitude plus faible, graphique C, Fig. 5, dérivées, par différentia- tion, des bords les moins abrupts 53 de l'onde rectangulaire, graphique B, ne doivent pas nécessairement être éliminées car, bien qu'elles excitent par choc l'inductance 58, l'amplitude des ondes 72 ainsi obtenues peut être pré- vue de manière à être insuffisante pour pouvoir effectuer le déclenchement du redresseur 56.
On doit comprendre que les chiffres qui ont été donnés à ti- tre d'exemples pour illustrer les possibilités des redresseurs conçus selon l'invention ne représentent pas nécessairement le meilleur rendement que l'on peut obtenir. Ces résultats sont limités plutôt par les circuits d'essai u- tilisés que par les redresseurs eux-mêmes et on pense, par exemple, que des fréquences de fonctionnement supérieures à 40 mégacycles peuvent être utili- sées.
Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec des redresseurs munis d'électrodes dites "chercheurs", on doit comprendre que le chercheur peut être remplacé par une électrode se présentant sous la
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forme d'une pellieule métallique couvrant pratiquement l'aire électroformée et appliquée de manière appropriée à la surface du cristal, selon la métho- de expliquée par exemple dans le brevet belge N 503,668.
On doit noter que, du fait que le potentiel de polarisation appliqué pour polariser le redresseur à la région de résistance négative peut être seulement de quelques volts.et étant donné que les courants cor- respondants sont généralement de quelques milliampères seulement, l'énergie consommée pour faire fonctionner le redresseur comme un dispositif de comp- tage ou de déclenchement à deux positions est très faible, ét peut être fournie par quelques petits redresseurs secs par exemple. Le dispositif est par conséquent particulièrement indiqué pour les équipements portatifs.
Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation on comprendra clairement que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.