BE516987A - - Google Patents

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BE516987A
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/2033—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature details of the sensing element
    • G05D23/2034—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature details of the sensing element the sensing element being a semiconductor

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Description


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    SYSTEME   DE REGULATION ET DE MESURE DE   LA   TEMPERATURE. 



   L'invention concerne un nouveau type d'élément thermo-électrique,   c'est-à-dire   un élément qui produit une force électromotrice ou oppose au passage du courant une résistance fonction de la température à laquelle il est portéo Dans les deux cas, la grande électrique ne représente pas la température en valeur absolue mais relativement à une température de référenceo Les thermocouples appartiennent à la première de ces catégories, les thermistances à la seconde. 



   On sait que ces éléments rentrent dans de nombreux appareils de laboratoires ou industriels servant à la mesure ou à la régulation des températures. Ils présentent certains inconvénients faible sensibilité des thermocouples dont la force électromotrice ne dépasse pas quelques millivolts par degré au-dessous de 250 C., et nécessité de placer une partie du circuit de mesure à une température différente aussi constante que possible. 



   Le but de la présente invention est de réaliser un système de régulation de la température dans lequel sont   mises à   profit les propriétés d'un élément thermoélectrique, l'élévation de la température de cet élément au-dessus d'une valeur prédéterminée se traduisant par une indication absolue, telle le changement de signe d'une différence de potentiel ou une variation importante de la valeur d'une résistance entraînant l'établissement ou la suppression d'un courant. 



   Un second objet de la présente invention est de réaliser un système de régulation de la température comprenant un élément thermoélectrique, cet   élément   thermoélectrique étant incorporé dans un circuit comprenant :un élément   d'utilisation   de l'énergie électrique dont l'impédance est variable suivant le sens de la tension qui lui est appliquée, ou un élément de ce type polarisé. 

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   Selon l'un des aspects de l'invention, on utilise, pour la constitution d'un système de régulation thermique, un élément thermoélectrique qui est tout entier sous l'influence de la source de   ehaleur,   pourvu qu'il y ait un faible gradient de température selon l'une de ses dimensions, ledit élément thermoélectrique délivrant des différences de potentiel de l'ordre de 4 millivolts pour une différence de 10 C Selon l'invention, on utilise une propriété particulière du germanium de conductibilité du type "P"; on désigne ainsi le germanium dont la structure cristalline présente des   "lacunes!'   dans la distribution électronique qui peuvent être dues à la présence de très petites quantités d'impuretés désignées habituellement par le terme "accepteur", capables de fixer des électrons. 



  On sait que   l'aluminium,   le gallium et l'indium constituent des impuretés de ce genre. Le germanium de conductibilité du type "P" présente les caractéristiques du germanium intrinsèque aux températures supérieures à une température prédéterminée, dite "température d'inversion" du germanium. On appelle "germanium intrinsèque" du germanium très pur, tel celui dont la   rés:is -   tivité à la température ambiante est de 50 ohms. 



   Les phénomènes mis à profit dans la présente invention sont les modifications des caractéristiques des éléments de germanium de conductibilité du type "P" incorporés dans des thermocouples, des plaques à effet Hall ou des éléments redresseurs, lorsqu'ils sont portés à des températures supérieures à la température d'inversion et qu'ils sont transformés en éléments de germanium du type intrinsèque. Lesdits phénomènes sont le changement de signe des forces électromotrices thermo-électriques d'un thermocouple ou d'une plaque de Hall, et l'inversion du sens de redressement d'un élément redresseur. 



   Selon l'invention, on constitue un circuit avec une source de force électromotrice comprenant un dispositif thermo-électrique constitué partiellement par un élément de germanium de conductibilité du type P et un ensemble d'éléments d'utilisation de ladite force électromotrice. L'élément thermo-électrique du circuit est porté à la température que l'on désire contrôler. Lorsque cette température atteint celle d'inversion du germanium, les caractéristiques électriques de l'élément thermo-électrique s'inversent, En conséquence, les   éléments   d'utilisation de la force électro-motrice thermo-électrique sont soumises à des tensions opposées suivant que la température est inférieure ou supérieure à celle d'inversion.

   Dans le cas où l'élément de germanium thermo-électrique présente l'effet redresseur, c'est le sens de redressement dudit élément qui s'inverse lorsque la température s'élève au-dessus de celle d'inversion; il en résulte qu'une tension apparaît ou disparaît, alors, aux bornes de l'élément d'utilisation de l'énergie électrique du circuit. 



   Lorsque l'impédance de l'élément d'utilisation ne dépend pas du sens de la tension qui lui est appliquée, on connecte en série avec'lui   un dispositif à effet redresseur ; dansces conditions, il n'est alimenté que   pour des températures inférieures ou supérieures à celle d'inversion de l'élément de germanium. Dans le cas où ledit élément d'utilisation présente lui-même des propriétés de redressement, on n'utilise pas de dispositif auxiliaire à conductibilité dissymétrique. 



   Selon la présente invention, on réalise trois systèmes de régulation thermique équipés d'éléments de germanium. 



   Dans le premier système de régulation thermique, on utilise, comme élément thermo-électrique, une baguette de germanium de conductibilité du type P constituant un thermocouple dont les soudures froide et chaude sent   les extrémités de ladite baguette ; un second système, on utilise une   plaque mince de germanium de conductibilité du type P présentant l'effet Hall ;

   enfin, l'élément thermo-électrique du troisième système est formé d'un disque ou d'un petit bloc de germanium de conductibilité du type P et   d'une   électrode en forme de pointe en contact avec la surface du bloc de germanium, et présente un effet de redressement, l'élément constitué d'une baguette de 

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 germanium peut être introduit dans un circuit ne comprenant aucune source de force électromotrice, mais la plaque à effet Hall et le contact redresseur doivent être connectés dans des circuits comprenant une source de force élec-   tro-motrice   auxiliaire.

   Les éléments thermo-électriques et à effet Hall sont généralement utilisés avec un dispositif redresseur s'ils doivent alimenter un élément d'utilisation de l'énergie électrique dont l'impédance ne varie pas en fonction-de la différence de potentiel qui lui est appliquée, mais l'é- lément à contact redresseur constitue lui-même une impédance dissymétrique. 



   On peut obtenir des éléments de germanium de conductibilité, du type P dont la température d'inversion est comprise entre 50 et 700 Ce par l'introduction, durant les opérations de fusion du germanium, d'une quantité prédéterminée d'impuretés du type "accepteur". La résistivité à la tempéra- ture ambiante d'un échantillon de germanium donne une indication précise sur la quantité d'impuretés qu'il contient. Ainsi, le germanium dont la résisti- vité est de l'ordre de 20 ohms-centimètres renferme des traces minimes d'im- puretés du type "accepteur", tandis que celui dont la résistivité est 0,002 ohms-centimètres en contient une quantité facilement mise en évidence par des moyens chimiques. Cependant, la quantité d'impuretés incorporée au germanium est toujours extrêmement faible   e   en proportion très inférieure à un centimètre.

   L'introduction, dans un élément de germanium intrinsèque, d'une quantité d'impuretés correspondant à une concentration de l'ordre d'm millionième, modifie d'une façon importante ces caractéristiques. 



   On comprendra mieux la présente invention et ses différents avantages si on se reporte à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés à titre non limitatif, des moyens techniques de réalisation de l'invention et des applications   qu'on   en peut faire. 



   - La figure 1 est un groupe de schémas équivalente, correspondant à diverses   applications   de l'invention,pour des températures inférieures et supérieures à celle d'inversion de l'élément de germanium incorporé. 



   - La figure 2 représente un système de régulation de la température dont l'élément thermo-électrique est un coupe thermo-électrique. 



   - La figure 3 représente une famille de courbes des variations de la tension produite par des couples thermo-électriques à élément de germanium en fonction de la température, pour diverses valeurs de la résistivité du germanium à la température ambiante. 



   - La figure   4   représente un second système de régulation de la température selon l'invention, dans lequel   Isolément   thermo-électrique incorporé est une plaque de germanium à effet Hall. 



   - La figure 5 représente une famille de courbes des variations de la tension produites par des plaques de germanium présentant l'effet Hall en fonction de la température pour diverses valeurs de la résistivité du germanium à la température ambiante. 



   - La figure 6 est un schéma d'un circuit de régulation thermique équipé d'un dispositif redresseur à contact qui constitue Isolément thermo-électrique. 



   La figure 1 représente trois circuits équivalents qui permettent d'expliquer le fonctionnement des dispositifs réalisés selon l'invention. Le circuit équivalente désigné par la lettre A correspond aux dispo-   sitifs   qui constituent des systèmes de régulation de mesure de la température, lorsque celle-ci est inférieure à la température d'inversion de l'élément de germanium incorporé dans ces dispositifs et que l'élément d'utilisation de l'énergie électrique produite dans le circuit   n'est   pas alimentée dans cette condition. Ce circuit comprend une source de force électromotrice 10, un élément de germanium 11 de conductibilité du type P, un élément à conducbilité dissymétrique représenté sous la forme d'un redresseur 12, et un élément d'utilisation de l'énergie électrique connectée en série.

   La charge 13 et le redresseur 12 constituent un ensemble 14 que le courant ne traverse 

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 que dans un seul sens, car ledit ensemble présente une impédance très élevée lorsqu'une différence de potentiel, qui tend à faire circuler un courant de sens contraire, lui est appliquée; il peut être remplacé par n'importe quel élément d'utilisation de l'énergie électrique qui présente une conductibilité dissymétrique, auquel cas le redresseur 12 n'est pas toujours nécessaire, puisque la fonction de redressement peut être assurée par l'élément 13. 



   Lorsqu'on désire que la charge ne soit parcourue par aucun courant à des températures inférieures à la température d'inversion de l'élément de germanium 11, le sens de la tension résultante produite par les éléments 10 & 11 connectés en série et qui apparaît aux bornes de l'ensemble   14,   doit être déterminé de telle sorte que ledit élément 14   lui   oppose une impédance très élevée et qu'il ne circule aucun courant dans le circuit de régulation thermique à ces températures. 



   Quand la température de   1'élément   de germanium 11 de   conducti.-   bilité du type P s'élève au-dessus de sa température d'inversion, le circuit subit des modifications représentées par les schémas B ou C suivant le type d'élément thermo-électrique utilisé dans le système de régulation thermique. 



  Le schéma du circuit B correspond aux modifications du circuit A lorsque l'élément de germanium 11, de conductibilité du type P, est constitué par un thermocouple ou une plaque à effet Hall, tandis que le schéma du circuit C correspond aux modifications du circuit A lorsque l'élément de germanium 11 est constitué par un dispositif à   effqt   redresseur.

   Lorsque l'élément de . germanium 11 est incorporé dans un thermocouple ou est une plaque à effet Hall, il constitue en fait une source de charges électriques et coopère avec   la-   source de force électromotrice 10' pour produire du courant dans le cir-   cuit B ; phénomène a été symbolisé par la ligne en traits interrompus 15;   quand l'élément de germanium est porté à une température supérieure à sa température d'inversion, la force électromotrice de Hall ou thermo-électrique qui apparaît à ses bornes est inversée de sorte que l'impédance opposée par l'élément d'utilisation de l'énergie électrique   14   à cette température est faible. 



   Lorsque l'élément de germanium 11 est inclus dans un dispositif à effet redresseur, l'élément 11 ne fonctionne plus en tant que source de force électromotrice 10 mais présente alors les propriétés de redressement de l'élément 12. 



   L'ensemble 16 du schéma C comprend l'élément de germanium 11 dont les propriétés de redressement sont représentées par le symbole   12'.   



   Lorsque les éléments qui constituent l'ensemble à conductibilité dissymétrique 16 sont portés à une température supérieure à sa température d'inversion, le sens de redressement est inversé, comme le montre le schéma C, par suite des modifications des caractéristiques de l'élément de germanium, de sorte que le courant issu de la source de force   électromotrioe   10 peut circuler à travers l'élément d'utilisation de l'énergie électrique 13.

   L'élément 13 du schéma C peut présenter une résistance faible ou élevée suivant le signe de la force électromotrice qui lui est appliquée,   pourvq   que le redresseur 12' et l'élément 13 présentent leur faible résistance pour des forces électromotrices de même signe ; la résistance de l'élément 13 peut également être indépendante du signe de la différence de potentiel qui lui est appliquée puisque aucun courant ne peut circuler dans le circuit aux températures inférieures à celle d'inversion. 



   Les figures 2 à 6 concernent différentes réalisations relatives aux schémas A B & C de la figure 1; elles comprennent trois schémas de circuits ainsi que deux graphiques qui permettent de comprendre le fonctionnement des circuits. 



   La figure 2 représente un système de régulation et de mesure de la température réalisé selon l'invention, dont l'élément thermo-électrique 20 est un thermocouple 21. Celui-ci est constitué d'une baguette 22 de germanium, de conductibilité du type P, dont les points chauds et froid sont 

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 les jonctions 23 & 24 situées à ses extrémités. On peut réaliser les jonctions 23 &   24   par connexion des conducteurs 25 & 26 aux extrémités de la baguette 22, à   l'aide   d'une soudure au plomb ou à l'argent. Ces conducteurs 25 & 26 peuvent être des fils de cuivre ordinaire.

   La baguette 22 est soutenue par un support quelconque, réalisé en une substance isolante de l'électricité et résistant à la chaleur, tel le collier de céramique 27 de sorte qu'une jonction 23 du thermocouple puisse recevoir directement la chaleur produite par un élément chauffant, la résistance chauffante 28, par exemple, la seconde jonction 24 du thermocouple pouvant être, sans inconvénient, sous l'influence de la source de chaleur 28, pourvu qu'elle en soit légèrement plus éloignée que la jonction 23, en sorte qu'il   existe   toujours, entre les deux extrémités de la baguette 22. une faible   différenqe   de température supérieure à 5 C. et, de préférence, voisine de 20 C.

   Le réglage de l'appareil sera plus facile s'il est possible de faire varier la position de la baguette 22 dans le collier 27, par suite de la réalisation   d'un   ajustage glissant en 27' et de l'utilisation d'une vis de positionnement 29. 



   Le thermocouple 21 est connecté en série avec un des éléments d'utilisation de l'énergie électrique dont 1'impédance est élevée ou faible,   suivant le signe de la force électromotrice qui lui est appliquée ; élé-   ments d'utilisation sont un relais à courant faible 30 et un redresseur 31. 



   Le relais 30 sera constitué, de préférence, par un dispositif analogue au mécanisme des galvanomètres à cadre mobile. Le redresseur 31 n'est pas absolument nécessaire, cependant il permet d'éviter un mouvement inutile du contact mobile en empêchant le courant de circuler dans le relais 30 suivant le sens qui provoque l'éloignement des contacts 33. Ces contacts sont connectés en série avec une source de tension 34 et la bobine d'appel d'un relais électro-magnétique 35 dont les contacts 36 ont un pouvoir de coupure bien supérieur à ceux du relais 30, de sorte que   1-'interrupteur   du relais 35,constitué par la palette et les contacts 36, qui est connecté en série avec un générateur 37 et   Isolément   chauffant 28 peut couper et établir des courants d'intensités élevées. 



   Le fonctionnement du système de régulation et de mesure de la température de la figure 2 peut être facilement compris à l'aide des courbes de la figure 3 qui illustrent les variations de la tension thermo-électriqpe produite par différents thermocouples en fonction de la température de la jonction la plus chaude du thermocouple   23.   Ces thermocouples sont constitués d'éléments de germanium, de conductibilité du type P ayant différentes résistivités à la température ambiante.

   Les courbes de la figure 3 correspondent à une différence de 10 C. entre les températures des jonctions chaude et froide 23 & 24 du thermocoupleo Comme on peut le voir sur les graphiques de la figure 3, la température   d'inversion   décroit quand la résistivité de l'élément de germanium augmente, les tensions   thermo-électriques   positives sont presque constantes jusqu'au voisinage de la température d'inversion, puis elles décroissent, s'annulent pour cette température, deviennent négatives et croissent en valeur absolue, tandis que le germanium acquiert les caractéristiques de conductibilité du germanium   "intrinsèque"o   A la température ambiante,

   la tension   hermo-électrique     d'un   thermocouple de germanium est une fonction légèrement croissante de sa résistivité, mais, aux températures supérieures à celles d'inversion, elle,ne,dépend que de la température. 



   La température d'inversion des thermocouples décrits plus haut varie entre 50 C. pour des éléments de germanium de conductibilité du type P de grande pureté, dont la résistivité est exceptionnellement élevée et voisine de   40   ohms centimètres, et 700 C pour des éléments dont la résistivité est voisine de 0,002 ohms-centimètres. La température d'inversion du thermocouple 21 de la figure 2 est choisie de sorte qu'elle soit légèrement inférieure ou égale à la température à laquelle doit être maintenue l'appareil placé sous l'influence de la source de chaleur 28.

   Aux températures inférieures à la température d'inversion la force électromotrice qui apparaît aux extrémités du thermocouple 20 tend à produire, dans le circuit formé par ledit thermocouple, le relais 30 et le redresseur 31, un courant circulant dans 

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 le sens où le redresseur 31 lui oppose une forte impédance, de sorte qu'il ne circule pas de courant. Quand la température du thermocouple s'élève au-dessus de sa température d'inversion, le sens de la tension thermo-électrique produite s'inverse et le courant circule à travers le relais 30, provoque la fermeture de l'interrupteur 33 d'alimentation de la bobine d'appel du relais 35 et l'ouverture de contacts 36, ce qui entraîne la suppression du courant de chauffage de la source 28.

   Par suite du refroidissement du thermocouple 21 dont la température s'abaisse au-dessous de la température d'inversion, tandis que le sens de la différence de potentiel produite s'inverse, les alimentations des relais 30 & 25 sont supprimées et le ressort 38 provoque la fermeture des contacts   36.   De la porte, la régulation de la température de la source 28 ou de tout appareil placé sous son influence est assurée. 



   La figure 4 représente un système de régulation et de mesure de la température analogue à celui de la figure 2, dans lequel l'élément thermoélectrique présente l'effet Hall. 



   Le dispositif thermo-électrique 40 comprend une plaque à effet Hall 41 constituée d'un élément de germanium de conductibilité du type   "P",   un aimant 42, qui sera de préférence un aimant permanent en forme de fer à cheval entre les pôles duquel la plaque 41 est maintenue, de sorte que le champ magnétique soit dirigé selon sa plus petite dimension, et des plaques isolantes de diélectriques 43 &   44,   qui sont interposées entre la plaque et chacun des pôles de l'aimant de manière que ladite plaque soit supportée directement par   l' aimant     42.   La plaque à effet Hall 41 est de préférence mince, son épaisseur est d'environ 0,13 cm.,les autres dimensions ne sont pas critiques et sont généralement comprises entre 0,12 et 0,

  5 centimètres.Perpendiculairement aux bords de la plaque à effet Hall 41, des électrodes d'entrée 45 & 46 et de sortie 47 & 48, disposées suivant les extrémités des axes de la plaque, sont fixées au moyen d'une soudure à température élevée. 



  Une source de force électromotrice 49, de faible impédance de préférence,'est connectée aux électrodes d'entrée 45 & 46, de sorte qu'il apparaisse une force électromotrice de Hall entre les électrodes de sortie 47 & 48 qui sont connectées aux extrémités d'une résistance 50. Celle-ci permet d'appliquer la force électromotrice de Hall de la plaque 41 à l'électrode de commande 51 du tube électronique 52 qui constitue l'élément d'utilisation du circuit de sortie de la plaque 41. Le bobine d'appel du relais électromagnétique 35 est connectée dans le circuit d'anode du tube 52.

   La tension de polarisation de ce tube est fournie par la batterie 53; elle est, de préférence, voisine de sa tension de "cut-off" bien que, pour obtenir un réglage qui permette d'augmenter la sensibilité du relais 35, on polarise parfois le tube 52 de sorte que le relais soit constamment alimenté. 



   La tension de sortie (en millivolts) du dispositif à effet Hall 40, à une température quelconque, peut s'exprimer par la formule suivante 
E=RHI t dans laquelle R est un coefficient correspondant à la nature de l'échantillon de germanium utilisé, généralement appelé "coefficient de   Hall" ;  
H représente le champ magnétique constant en gauss ;
I représente l'intensité du courant en milliampères, et t est l'épaisseur de la plaque Hall en centimètres. 



  On sait que, dans les dispositifs à effet Hall, une force électromotrice apparaît entre les électrodes de sortie (47 & 48 de la figure 4), lorsque les électrodes d'entrée (45 & 46 de la figure 4) sont soumises à une différence   de potentiel ; peut ainsi obtenir facilement une force électromotrice de   10 millivolts. 

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   Les courbes caractéristiques de la figure 5 représentent les variations de tension de sortie en fonction de la température pour des pla- ques de germanium de conductibilité du type P, à effet Hall, de résistivités différentes à la température ambiante. Ces courbes ont été relevées en uti- lisant des circuits réglés de sorte que la tension de Hall initiale soit con- stante, c'est-à-dire que la résistivité à la température ambiante soit iden- tique pour tous les échantillons.

   La comparaison entre les courbes des figu- res 3 & 5 fait ressortir que les températures d'inversion pour les plaques à effet Hall et les thermocouples constitués d'él éments de germanium à   conduc-   tibilité du type P, dont les résistivités sont voisines à la   température   am- biante, sont sensiblement les mêmes, cependant les températures d'inversion des plaques à effet Hall sont un peu plus élevées que les températures d'in- version des thermocouples pour des échantillons de germanium dont la résisti- vité à la température ambiante est comprise entre 0,002 et 4 ohms-centimètres. D'après les courbes de la figure 5, la tension de Hall qui apparaît aux   bqrnes   de n'importe quelle plaque à effet Hall est sensiblement constante pour des températures inférieures à celle d'inversion.

   La résistivité et le coeffi- aient de Hall du germanium décroissent quand la température croît, mais leur rapport reste constant, il s'ensuit que le produit du coefficient de Hall par le courant qui traverse la plaque de Hall est également constant; ce qui explique la stabilité de la tension de Hall citée ci-dessus. C'est-à-dire que la tension de sortie est pratiquement indépendante de la température, sauf lorsque celle-ci est voisine de la température d'inversion, alors le coefficient de Hall change de signe, en même temps que le germanium de conductibilité du type "P" se transforme en germanium de conductibilité intrinsèque. 



   Le fonctionnement du dispositif de la figure 4 est très simple lorsque la température de l'élément 41 est porté à une température supérieure à celle d'inversion, par la source   28,   la force électromotrice de Hall change de signe; il en résulte qu'une tension positive est appliquée à la grille   du tube 52 ; le courant qui circule dans le circuit d'anode de ce tube   augmente et alimente la bobine d'appel du relais 35. Le contact   36   est ouvert et la source de chaleur 28 n'étant plus alimentée, la régulation de température s'établit comme pour le système de régulation décrit à la figure 2. 



   La figure 6 représente un système de régulation et de mesure de la température correspondant à un troisième aspect de l'invention, dans lequel l'élément thermoélectrique 20 est constitué d'un dispositif à effet redresseur. Sur la figure 6, le relais 35 est connecté en série avec l'élément thermoélectrique 20 et la source de tension 34. La quantité de courant qui circule dans ce circuit, sous l'action des éléments 20 & 34, est suffisante pour éviter l'emploi d'un système d'amplification quelconque. On utilise de préférence un élément thermo-électrique 20 constitué d'un redresseur 55 à contact ponctuel, dont l'élément actif est une pastille ou disque de germanium de haute résistivité et de conductibilité du type P, plutôt qu'une pastille de germanium de conductibilité du type N, utilisé en général.

   Le redresseur 55 peut être placé à l'intérieur d'une enveloppe 57 munie d'une fenêtre 58. Les extrémités de l'enveloppe cylindrique 57 sont fermées par des disques conducteurs 59 & 60 qui sont connectés aux conducteurs de sortie 61 & 62 respectivement. 



   La pastille de germanium 56 qui doit être en bon contact thermique avec le disque 59 est fixée à celui-ci par une soudure à haute température. L'électrode 63 constituée d'un fil métallique de platine, ou en alliage de platine, a une extrémité pointue qui permet d'établir un contact sensiblement ponctuel avec la surface de la pastillé 56. L'autre extrémité du fil 63 est connectée, par tous moyens convenables, tel que brasure ou soudure par point sur le méplat au conducteur de sortie,62. La surface de l'élément de germanium, sur lequel s'établit le contact ponctuel, peut être polie et attaquée selon les techniques connues afin d'améliorer les caractéristiques de redressement de 55. 



   Le redresseur 55 est connecté en série avec la source 34 et 

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 la bobine d'appel du relais 35 de fagon à empêcher toute alimentation du relais 35 à la température ambiante. Lorsque 1-'élément de germanium 56 est porté par la source 28 à des températures supérieures à celle d'inversion du germanium, le sens de redressement s'inverse et un courant s'établit à travers le relais   35.   On n'utilise cette réalisation.,que pour les températures inférieures à 200 , car les propriétés de redressement du germanium disparaissent aux températures plus élevées. De plus, le phénomène d'inversion ne se manifeste nettement que lorsque l'on utilise des éléments de germanium à conductibilité du type P de résistivité élevée comprise entre 2 et 40 ohms-centimètres.

   En résumé, un système efficace de régulation et de mesure de la température, dont les caractéristiques de redressement sont satisfaisantes, peut être obtenu pour des températures comprises entre 50 et 150 C. par suite de l'utilisation de redresseurs à contact comprenant un élément de germanium dont la résistivité à la température ambiante est comprise entre 2 & 40 ohmscentimètres. 



   Les éléments de germanium de conductibilité du type P, tels que la baguette 22, la plaque à effet Hall 41 ou le disque 56 incorporés dans les dispositifs thermo-électriques 20 des figures 2, 4 & 6 peuvent être obtenus suivant les techniques connues de préparation du germanium contenant une impureté prédétr rminée. 



   En résumé, le système de contrôle thermique selon l'invention est efficace à une température prédéterminée correspondant à la température d'inversion d'un élément de germanium de conductibilité du type P incorporé dans le dit appareil. Bien que les figures 2, 4 & 6 constituent des applications de l'invention à des appareils   régulaeurs   de température, le système de régulation de la température selon l'invention peut être utilisé à la commande de 1-'alimentation de n'importe quelle charge électrique selon la température de la source de chaleur.

   D'une manière générale, on peut supprimer ou établir l'alimentation de n'importe quel dispositif électrique à des températures supérieures ou inférieures à celle d'inversion d'un élément de germanium du type P incorporé dans ledit dispositif par connexion dans un sens correct de ce dispositif avec une source convenable qui peut être constitué par l'élément de germanium lui-même.

   De plus, bien qu'il ait été décrit des appareils dans lesquels on utilise des sources de tension unidirectionnelles et des éléments d'utilisation des forces électromotrices sensibles à des différences de potentiel et à des courants unidirectionnels et sensiblement constants, on comprendra qu'il est possible de réaliser des appareils selon l'invention équipés de sources de tension alternative et de charges électriques sensibles aux composantes unidirectionnelles de tension périodique produite par le système de contrôle selon l'invention.

Claims (1)

  1. RESUME.
    L'invention concerne un nouveau type d'éléments thermo-électriques et leurs applications à des systèmes de régulation ou de mesure de la température; elle est caractérisée par les points suivants pris séparément ou en combinaison totale ou partielle 1 )- Un système de régulation de la température comprenant une source de force électromotrice constituée par un élément de germanium de conductibilité du type P, à la température ambiante, qui se transforme en germanium du type "intrinsèque" au-dessus d'une température dite d'inversion, le dit élément délivrant une force électromotrice dont le signe est variable suivant que la température est inférieure ou supérieure à celle d'inversion, et un dispositif d'utilisation de ladite force électromotrice, connecté à la dite source.
    2 )- Un système de régulation selon 1 ), dont le dispositif d'utilisation de la force électro-motrice présente une impédance forte ou faible suivant que la différence de potentiel qui lui est appliquée est d'un signe ou de l'autre. <Desc/Clms Page number 9>
    3 ) - Un système de régulation selon 1 ) comprenant un dispositif à effet redresseur connecte en série entre Isolement thermo-électrique et le dispositif dutilisation de la force électromotrice.
    4 ) - Système selon 10),et 2 ) comprenant un thermocouple constitue d'une baguette de germanium de conductibilité du type P dont les extrémités sont les points chaud et froid, et dont le point chaud est le plus voisin de la source de chaleur dont on veut controler les effets.
    5 ) - Système de régulation selon 1 ) et 2 ) dont Isolément thermo-électrique est une plaque de germanium de conductibilité du type P présentant l'effet Hall.
    6 )- Système selon 4 ) ou 5 ) dont la résistivité à la température ambiante de Isolement de germanium de conductibilité du type P est comprise entre 0,002 et 40 ohms-centimètres, la température d'inversion étant comprise entre 700 et 50 Co 7 ) - Un système de régulation de la température comprenant une source de force 'électromotrice unidirectionnelle,un dispositif à effet redresseur constitué d'une pastille ou d'un bloc de germanium de conductibilité du type P en contact avec une électrode punctiforme, et un dispositif d'utilisation de la dite force électromotrice unidirectionnelle connectés e série., 8 ) - Système selon 7 )
    dont l'élément de germanium présente une résistivité comprise entre 2 et 40 ohms-centimètres à la température ambiante et dont la température d9inversion est comprise entre 50 & 150 C.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2959713A (en) * 1955-11-21 1960-11-08 Minnesota Mining & Mfg Circuit controlling device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2959713A (en) * 1955-11-21 1960-11-08 Minnesota Mining & Mfg Circuit controlling device

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