<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne un redresseur à cristal constitue par un mince disque de matière semi-conductrice dont l'une des faces est garnie d'un contact ohmique et l'autre d'un conta.ct redresseur, contacts dont au moins l'un est un contact à alliage.
L'autre contact peut être obtenu par exemple par alliage ou bien par diffusion.
Par contact à alliage, on entend un contact réalisé suivant un procédé connu, consistant à appliquer sur le corps semi- conducteur une certaine quantité de matière de contact contenant des impuretés actives, donneurs ou accepteurs, après quoi l'en- semble est porté à une température si élevée qu'il se produit un bain de la matière de contact sur le corps semi-conducteur, bain dans lequel se dissout un peu de matière semi-conductrice qui,
<Desc/Clms Page number 2>
après refroidissement, se cristallise à nouveau avec une certaine teneur en impuretés et forme ainsi une couche de conductibilité et (ou) type de conduction autre que celle ou celui du corps semi-conducteur, couche sur laquelle se dépose alors le reste de la matière de contact solidifiée.
Dans les redresseurs à cristal, il est d'usage, et éga- lement désirable en vue des propriétés de la matière, entre au- tres la petite longueur de diffusion des porteurs de charge mino- ritaires dans la matière semi-conductrice, de disposer le contact ohmique et le contact redresseur en regard l'un de l'autre des deux côtés du disque de matière semi-conductrice, de sorte qu'ils se trouvent à une distance minimum, l'un de l'autre. De plus, dans les minces disques semi-conducteurs, le centrage des contacts est.tout indiqué, étant donné que pour les contacts centrés, la résistance de dispersion est minimum.
Il s'est cependant avéré que cette forme de construc- tion peut entraîner une mauvaise caractéristique d'arrêt, lorsque le disque semi-conducteur a une faible épaisseur, par exemple 100 la
L'invention est basée sur l'idée que le grand courant d'arrêt est dû au fait que, pendant le refroidissement, sont engendrées dans le corps semi-conducteur, des tensions qui, dans le cas de minces disques, provoquent des fissures qui se fraient un chemin à travers le disoue semi-conducteur, du contact à alliage vers la face opposée où. se trouve l'autre contact, et qui sont remplies d'une atmosphère humide permettant la conduction d'ions.
Cette hypothèse est étayée par le fait, que lors de l'utilisation d'un tel redresseur à cristal dans le vide poussé, le courant d'arrêt diminue notablement et acquiert une intensité normale. Cette difficulté se produira surtout si la matière de contact et la matière semi-conductrice sont toutes deux fragiles et que leurs coefficients de dilatation diffèrent notablement.
L'invention fournit une forme de construction très simple obviant à la difficulté précitée. Elle est particulièrement importante pour l'utilisation dans les redresseurs à cristal,
<Desc/Clms Page number 3>
dans lesquels on impose des conditions particulièrementsévères, en particulier à la caractéristique d'arrêt.
Dans un redresseur à cristal conforme à l'invention, les contacts sont disposés sur les deux faces du disque, d'une manière telle que la projection géométrique du contact ohmique, perpendiculaire à la face opposée, tombe hors des limites du con- tact redresseur. Par suite de la profondeur de pénétration finie des fissures, cette forme de construction est particulièrement importante dans les redresseurs à ,cristal, dont le disoue semi- conducteur a une épaisseur inférieure à 150 u On peut disposa par exemple le contact ohmique sous la forme d'un anneau entou- rant le contact redresseur sur la face opposée à ce contact re- dresseur.
-'Dans une forme de réalisation très simple d'un re- dresseur à cristal, le contact ohmique et le contact redresseur sont tous deux appliqués par alliage, par exemple à l'aide d'une boulette, d'un fil ou d'une pastille en matière de contact.
Surtout dans ces formes de réalisation, le déplacement mentionné des contacts est de grande importance, car sinon, à partir des contacts à alliage sur les deux faces, les tensions et les fissures peuvent pénétrer dans les disques semi-conducteurs. En. déplaçant les contacts, à partir de la position centrée, sur une distance telle que la distance minimum entre la projection de l'un et les limites de l'autre soit au moins égale à l'épaisseur du disque semi-conducteur, on peut, en général, éviter la forma- tion de fissures. Il est cependant tout indiqué de ne pas déplacer relativement les contacts sur une distance plus grande que celle nécessaire en vue de la caractéristique d'arrêt, car le déplace- ment entraîne une réduction du courant progressif ou direct.
L'invention est particrlièement importante pour les redresseurs à cristal, dont le disque sei-conducteur est constitué par du silicium, une matière fragile à assez gas coefficient de
<Desc/Clms Page number 4>
dilatation, tandis que la plupart des matières de contact utilisées jusqu'à présent pour le silicium ou des alliages de ces matières avec le silicium, par exemple un alliage constitué en -poids par 75% d'or et 25% d'antimoine ou des alliages d'aluminium et de silicium, sont également fragiles et ont un assez grand coefficient de dilatation* Des mesures effectuées sur des-redresseurs à cristal comportant un disque sati-conducteur en silicium du type p, garnis d'un contact à alliage chmique, constitué par de l'aluminium,
un contact à alliage redresseur constitué par un alliage en poids de 75% d'or et de 25% d'antimoine ont prouvé que l'on peut, en générale éviter la formation de fissures en déplaçant les contacts à alliage à partir de la position centrée sur une distance telle que la distance minimum entre la projection du contact ohmique et les limites du contact redresseur soit au moins égale à une fois, de préférence égale à au moins deux fois l'épaisseur dudit semi- conducteur, ce qui réduit le courant d'arrêt dans le rapport de 100 : 1 ou plus encore, ta.ndis que le courant direct ne diminue que dans le rapport de 3 : 1 à 10 :
1, suivant la durée de vie des porteurs de charge minoritaires dans la matière se#ni-conductrice, Le courant progressif ou direct n'est notablement réduit que lorsque la distance moyenne des cont&cts est égale à quelques fois la longueur de diffusion des porteurs-de charge minoritaires.
Il y a lieu de noter que l'invention concerne uniquement des redresseurs à cristal et non des cellules photo-électriques ou des transistors. Dans ces systèmes semi-conducteurs, les contacts peuvent en effet être déplacés pour de toutes autres raisons, ne jouant aucun rôle dans les redresseurs à cristal. C'est ainsi que dans un transistor, pour obtenir un grand facteur d'amplification de courant, les contacts redresseurs sont disposés en regard l'un de l'autre, de sorte que le contact ohmique se trouve sur le côté de ces contacts parce que la place disponible en regard de chacun des contacts redresseurs est occupée.
Dans les photodiodes., on disposera le contact ohmique aussi près que possible du bord du disque se;;1-conducteur, pour que le rayonnement puisse pénétrer.
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
avec un affaiblissement, minimum jusaue dans l'entourare de la couche d'arrêt.
EMI5.2
La description du dessin annexé-, donné à titre c.'evc^p7¯e non limit2.tif, fer bien comprendre comiaent 1''invention peut être rsalj.sée, les particularités qui ressortent tant ôu texte Que du dessin fai sant, bien entendu, partie de l'invention.
Les figs. 1-3 représentent, en coupe longitudinale, des
EMI5.3
foi--,es de réalisation d'li..Y1 redresseur à cri s t41 conforme à l'invention.
La fig.4 montre en perspective une forme de réalisation particulière.
La fig.l représente une diode à alliage. Le disque se*11-
EMI5.4
conducteur 1 est constitué par du silicium du type p, à résistivite de 203L cm,. et a, une épaisseur d'environ 100 u.. Sur une'face est prévu un contact à alliage redresseur 2, par application par fusion de matière de conta.ct constituée par un alliage comportant en
EMI5.5
poids 25'!Io d'antimoine et 75% d'or. La profondeur de pénétration est d'environ 30 microns. A ce contact est soudé un fil d'alimer- tation 3 en nickel. Déplacé par rapport à ce contact;, on a. prévus par application par fusion il'un fil dealum-ir-iuin, sur l'autre face du disque semi-conducteur le contact à alliage ohmique ..
La pro- jection de ce contacta dont la profondeur de pénétration est d'en- viron J0 /1, sur la face opposée est représentée, dans la. coupe, par la ligne AB.
EMI5.6
La .distance minimum â de la liriitation à la projection est d'environ 300 la. A ce contact d'aluminiurl 4 est fixé, à l'a.id d'un contact de pinçage en nickel 5, le fil c1' <"liment? ti.on en cuivre 6.
EMI5.7
La forme de réalisation représentée sur la fig.2 corres- pond dams. ses grandes li gnes 3. celle représente sur la fig.l., avec cette différence que le contact à alliage ohmique est remplacé Der un contact à diffusion , et nue les contacts sont plus raprro- chés. Ce contact à diffusion -neuf pire obtenu par exemple en appli-
<Desc/Clms Page number 6>
quant par vaporisation localement une couche de gallium sur le corps semi-conducteur 1 et en chauffant ensuite l'ensemble, pendant un certain temps, à 1100 C, ce cui provoque la diffusion du gallium dans le disque semi-conducteur, L'endroit de contact est ensuite cuivré par voie électrolytique après auoi on fixe par soudure un fil d'alimentation en cuivre 5.
Sur la fig.3, le contact ohmique est constitué par une bague à alliage 1, en matière de contacta à laquelle estfixé un fil d'alimentation 2. A l'intérieur de cette bague se trouve, sur la face opposée, le contact redresseur 3, également muni d'un fil d'alimentation 4. s la forme de réalisation représentée sur la fig.4, les deux extrémités d'un fil 1 plié en forme de U, et en matière de contacta sont appliquées par fusion sur le corps semi-conduc- teur 2. Le contact peut être utilisé par exemple come contact ohmique et est relié sur le tronçon compris entre les deux extré- mités à un fil d'alimentation 3. Sur la face opposée, on a prévu, entre les deux extrémités, le contact redresseur 4.
L'effet de l'invention ressort en outre des données suivantes. Pour le redresseur à cristal représenté sur la fig.], le courant d'arrêt, jusqu'à une tension d'arrêt de 80 V, était inférieur à 0,1 uA, tandis que dans un redresseur à cristal, dont les contacts sont centrés l'un en regard de l'autre sur des faces opposées, mais cui est pour le reste identique au redresseur à cristal représenté sur la fig.l, le courant d'arrêt était à 20 V déjà de 10 uA.