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La présente invention concerne des diodes mettant en. oeuvre des cristaux semiconducteurs et notamment des diodes dans lesquelles le contact redresseur est obtenu par alliage entre le cristal sai-conductaur et le matai d'une électrode.
On connaît dans la, technique des éléments de circuit mettant en oeuvre des matériaux semi-cnducteurs, cas diodes du type' dit "à jonction" dans lesquelles le contact redresseur est obtenu par alliage entre le cristal semi-conducteur et le métal d'une électrode. De telles diodes sont constituées par un fragment de monocristal alun matériau semi-conducteur convenable, à la surface duquel sont soudée sans natal- d'apport, deux fils métalliques.
la souaure de ces deux fils métalliques qui servent d'électrode, est obtenue en chauffant l'ensemble aans une atmosphère inerte à une température suffisante pour qu'au point de contact du matériau semiconducteur et de chacun des deux fils on provoque la fusion d'un eutectioue constitué par un alliage en proportions bien définies du matériau semi-conductaur et res- pectiveuent de.chacun des f#taux constituant les fils. Cette opération est possible
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du fait que le point de fusion des euteotiques considérés est en gén ra très inférieur au point de fusion du serai-conducteur ou au point do fusion des matériaux constituant les fils.
En contrôlant le re-
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fi'oidissecGl'lt de manière connue, l'euteotique cristallise et son réseau cristallin se raccorde de façon satisfaisante à celui du serai.conducteur. Le ser3-conducteur étant d'un type de conductivité donné, fiv" par exemple, si on prend pour l'un des conducteurs un matériau qui est une impureté conférant au semi-conducteur le typa de conduc- tivité opposé, "p" dans le cas considéré, et pour l'autre fil un métal contenant unefaible quantité d'une impureté conférant le même
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type de conductivité que le seni-conducteur, on obtient une "jonction" p-n redrcsseuse et un contact non redresseur respectivement avec les deux électrodes.
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) il esb bien connu, une diode est un élément de circuit à conductibilité asymétrique qui présente une impédance basse ou une impédance élevée, suivant le sens du potentiel appliqué à ses deux électrodes. Lorsque de telles diodes sont utilisées en commutation électronique, on cherche à avoir un rapport aussi élevé que possible entre les deux impédances, de manière à se rapprocher aussi près que possible d'un contact idéal qui présente respectivement dans les deux cas une impédance nulle et une impédance infinie. 'bans certaines ap- plications, il est également souhaitable d'augmenter entant que pos-
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sible le courant maximum direct, 0 -d.ire dans le cas où la diode présente une basse impédance;
on cherche alors à diminuer au maximum l'inpédance directe de manière à diminuer les pertes par échauffement de la diode pour un courant direct donné. une autre caractéristique importante d'une diode est la capacité
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présentée entre ses électrodes, qui a pour effet de diminuer l'inpo- dance inverse et de réduire l'efficacité de redressement à fréquence élevée..
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On a cherché à augmenter le courant direct pour un voltage donné appliqué aux électrodes en diminuant la résistivité du matériau semiconducteur. Toutefois, cn même temps qu'ujn abaissement de l'impédance directe on obtient une diminution très sensible de la tension inversa limite au-delà de laquelle le courant inverse augmente très rapidement.
D'autro part, pour certaines applications, on recherche des diodes dans lesquelles la résistance différentielle, c'est-à-dire la pente do la courbe donnant le courant dira et en fonction de la tension appliquée, est aussi grande que possible.
Un desobjets de laprésente invention est doprévoir une diode mettant en oeuvre des matériaux semi-conduoteurs, qui permette d'obtenir un courant direct beaucoup plus important que celui qui est normalement obtenu avec des diodes de ce genre et ce sans diminuer les autres qualités de la diode. un autre objet de la présente invention est de prévoir une diode mettant en oeuvre des matériaux semi-conducteurs qui présente une faible résistance différentielle directe.
Suivant une dos caractéristiques de l'invention, une diode mettant en oeuvre un cristal semi-conducteur comprend en combinaison une pastille découpée dans un monocristal de corps semi-conducteur d'un type do conductivité donné, deux électrodes en forme de fil soudées sans matériau d'apport sur une face de ladite pastille, chaque soudure étant réalisée de manière à ce que le réseau cristallin de l'allia- ge forçant la soudure se raccorde au réseau cristallin du cristal sem-conductour.
l'une des électrodes étant formée par un fil de métal qui constitue une impureté conférant au semi-conducteur le type de conductivité opposéet l'autre électrode étant constituée par un métal allié à une impureté conférant le môme type do conductivité, la distance séparant les deux électrodes au niveau du cristal semi-
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conducteur étant inférieure à 0,3 millimètre.
?'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente @ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels : la figure 1 montre schématiquement une pastille semi-conductrice sur laquelle sont montées deux électrodes; la figure 2 montre un exemple de réalisation d'une diode à cris- tal seni-conducteur mettant en oeuvre l'invention.
Dans la suite de la description, on se référera plus particuliè- rement à une diode utilisant du silicium comme matériau semi-conduc- teur. le. silicium destiné à être utilisé est d'abord traité de manière à se présenter sous la forme d'un monocristal qui, ensuite, est dé- coupé en pastilles dont les dimensions sont par exemple inférieures à un millimètre. On a représenté aux figures 1 et 2, en 1 une pastille de silicium sous la tome d'un parallèlipipède rectangle, nais on doit comprendre que cette forme est adoptée parce qu'elle se prête à un usinage aisé. La diode semi-conductrice est contée sur un support isolant 2 (figure 2), en verre par exemple, et en força de disque, autour duquel est serti ou soudé un mnchon métallique 3.
Les fils de sortie 4 et 5 traversent le disque de verre 2 auquel ils sont scellés et présentent à leur extrémité supérieure une partie aplatie qui est utilisée. pour la fixation des électrodes proprement dites. Ces élec- trodes sont constituées par deux fils 6 et 7 (figures 1 et 2), dont le disnètre est de l'ordre de 0,25 millimètre et qui, dans l'exemple particulier de réalisation, sont sertis et soudés respectivement en 8 et 9 sur les extrémités aplaties des conducteurs de sortie 4 et 5.
Cas électrodes sont ensuite cambrées de manière à ce que leurs extrémités soient séparées par une distance prédéterminée, à la suite de quoi elles sont coupées à la môme longueur et soudées au cristal, suivant
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une technique connus, conne il a été exposé plus haut. Dans l'exemple particulier considéré, on utilise du silicium traits de manière à présenter le type de conductivité "n".
L'une des électrodes, l'électrode 6 par exemple, est constituée par un fil d'alumindum qui est connu comne une impureté conférant au silicium le type de conductivité "p"; l'autre électrode est constituée par un fil d'or qui est allié à une faible quantité d'antimoine ou d'une autre impureté conférant au silicium le type do conductivité "n". La demanderesse a remarqué que lorsque la distance entre les électrodes 6 et 7 au niveau de la soudu- re avec la pastille de cristal somi-conducteur 1, et en supposant que la soudure n'introduit pas d'épaississement du fil, est inférieure à 0,3 millimètre, on obtient, pour un potentiel donné appliqué aux électrodes,
un courant direct beaucoup plus important que celui obtenu avec les diodes connues de ce type dans lesquelles l'intervalle entre les électrodes est de l'ordre de 0,5 millimètre. En fait, dans l'exemple do réalisation considéré, les deux électrodes 6 et7sont parallèles après cambrage, ce qui présente des simplifications de fabrication et la distance indiquée de 0,3 millimètre est la distance entre les électrodes. D'autre part, si on mesure l'impédance de la diode dans le sens direct, on constate que pour des distances entre les électrodes inférieures à 0,3 millimètre la chute de tension dans le redresseur devient très faible et pratique tient indépendante du débit.
A titre d'exemple, pour des distances entre les électrodes voisines de 0,2 nillinètro, on a obtenu des courants directs de 0,1 ampère. La résistance différentielle d'une telle diode pour un courant de 30 milliampères est de l'ordre de 3 ohms, alors que dans les diodes de ce typo actuellement connues la résistance différentielle est environ dix fois plus élevée.
Lès résultatsobtenus avecla diode mettant en oeuvre lescaractéristiques de l'invention sont d'autant plus intéressants qu'ils sont obtenus sans modifier pratiquement la capacité parasite des diodes
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ainsi réalisées. En. utilisant la technique classique suivant laquelle l'écartement entre les électrodes est de l'ordre de 0,5 millimètre, on obtient une capacité parasite de l'ordre de 4 micromicrofarads, tandis que la diode, objet de la présente invention, présente une capacité parasite de l'ordre de 5 micromicrofarads,
Suivant l'invention, la capacité parasite des diodes, objet de l'invention, peut également être diminuée en utilisant un fil d'aluminium de diamètre plus faible,
auquel cas on obtient une capacité parasite de l'ordre de celle rencontrée dans des diodes fabriquées en uti- lisant la technique classique.
Comme on le voit à la figure 2, un capot 10 représenté en pointillé est soudé au manchon 3, de manière à protéger la diode ainsi obtenue.
Les diodes mettant en oeuvre l'invention, dont les qualités sont particulièrement appréciées pour la réalisation de circuits de commutation électronique, tels que des portes électroniques, peuvent également être utilisées à des puissances moyennes, par exemple pour le redressement de courants alternatifs.
Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec un exemple particulier de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée audit exemple et qu'elle est susceptible de variantes et modifications sans so-rtir de son domaine.