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La présente invention concerne d'une manière générale les procédés et les dispositifs dans lesquels l'énergie électrique se manifeste sous la forme d'ondes électromagnétiques; l'expression "onde électromagnétique" utilisée ici désigne les ondes, telles que par exemple les micro-ondes, qui se trouvent dans la région des fréquences radio du spectre électromagnétique. L'inven- tion concerne plus particulièrement les procédés et dispositifs de ce genre, qui utilisent des semi-conduc- teurs pour remplir différentes fonctions électriques.
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Pour mieux faire comprendre l'invention, on la décrira en se référant au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue schématique montrant les conditions dans lesquelles on peut obtenir un "effet de champ" sur un semi-conducteur ; - la figure 2 représente un mode de réalisation particulier de l'invention, en partie par un schéma de circuits et en partie par une vue frontale coupée en élévation ; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques expliquant le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 2 ; - la figure 5 re-orésente un autre mode de réa- lisation de l'invention, en partie par un schéma de circuits et en partie par une vue frontale coupée en élévation ; - la figure 6 représente certains détails d'une variante du mode de réalisation de la figure 2 ;
- la figure 7 représente le mode de réalisa- tion de la figure 6 avec plus de détails, en partie par un schéma de circuits et en partie par une coupe d'une vue frontale en élévation; - la figure 8 représente avec plus de détails le mode de réalisation de la figure 2, en partie par un schéma de circuits et en partie par une coupe d'une vue en élévation frontale; - la figure 9 représente une variante du mode de réalisation de la figure 5, en partie par un schéma de circuits et en partie par une vue frontale en élévation coupée.
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Si on se réfère à la figure 1, on y voit un matière/ corps élémentaire mince 10 en une/semi-conductrice, par exemple en-germanium semi-conducteur ou en silicium semi-conducteur ; ce corps 10 comprend des faces prin- cipales 11,12 et des faces marginales 13, 14. Si on engendre d'une manière quelconque un chamn électrique e. représenté par la flèche 15, à l'intérieur du corps élé- mentaire 10, de manière que ce champ ait un gradient, indiqué par la flèche 15, et une distribution superfi- cielle transversale au gradient, cette distribution s'étendant sur les faces principales 11, 12, on'sait que la conductibilité du volume élémentaire, entre les faces latérales 13 et 14, varie en fonction de l'intensité du champ électrique intérieur.
Par conséquent, si on produit. une différence de potentiel VA - VB entre les faces laté- rales 13, 14, l'intensité du courant, représenté par les flèches 1 et passant entre les faces 13,14 par suite de la différence de potentiel, varie en fonction de l'inten- sité du champ électrique intérieur e. Ce phénomène est connu sous le nom de "effet de champ sur un semi-conduc- teur" ; il a été décrit dans les ouvrages suivants - Shockley et Pearson, "Modulation de conduo- tanoe des pellicules minces d'un semi-conducteur par des changements de surface" , "Physical Review" , Volume 74, page 232-3, 15 juillet 1948;
Shockley "Electrons et trous dans les semi- conducteurs", D.
Van Nostrand Co. Inc", NEW-YORK 1950,- - Shockley, "Transistron unipolaire à effet de champ", "Proc.IRE" , Volume 40, n 11, page 1365, Novem- bre 1952;
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Dacey et Ross, "Transistron unipolaire à effet de champ", "Proc.IRE", volume 41, n 8, page 970, août 1953.
Dans l'ancienne technique, on avait coutume pra- tiquement de produire le champ électrique e dans les corps semi-conducteurs en utilisant une source ordinaire de po- tentiel et en appliquant le notentiel. de cette source, par l'intermédiaire de conducteurs électriques ordinaires ou d'organes analogues, à deux plaques terminales en con- tact respectivement avec les faces opposées du corps semi-conducteur. Ce procédé de production du champ inté- rieur, bien que satisfaisant pour certaines applications, ne l'était pas pour d'autres applications. Par exemple, . cette technique ancienne de production du champ e ne con- vient pas dans le cas où on désire faire varier l'inten- sité de ce champ à une fréquence très élevée, égale par exemple à 3 000 mégacycles.
L'invention a donc pour but de réaliser des pro- cédés et des dispositifs permettant d'utiliser l'effet de champ sur un semi-conducteur dans les applications à haute fréquence.
L'invention se propose aussi de réaliser des procédés et des dispositifs, dans lesquels l'effet de champ sur un semi-conducteur peut être utilisé à des fréquences élevées pour accomplir des fonctions électri-' ques, telles que l'entretien d'oscillations, l'amplifica- tion, la modulation et la détection.
L'invention atteint ces buts, ainsi que d'autres buts, en utilisant au moins un corps semi-conducteur et un dispositif électroconducteur de fermeture, qui peut entre- tenir des ondes électromagnétiques dans une région localisée
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de l'espace, à l'extérieur du corps semi-conducteur, et coupler les ondes avec le corps, de manière que les lignes de force électriques des ondes coupent une surface du corps. Ce mode de couplage entre le corps semi-conduc- teur et les ondes sera appelé ici "couplage capacitif"; il faut le distinguer du couplage réalisé par des lignes de force d'un champ magnétique et appelé généralement "couplage inductif".
Quand les ondes électromagnétiques et le corps semi-conducteur sont ainsi couplés capacitivement, les lignes de force électriques, qui interceptent la surface du corps, pénètrent en réalité dans cette surface pour établir un champ électrique oscillant e à l'intérieur du corps. Comme on l'a déjà indiqué, ce champ électrique intérieur modifie, là où il existe et suivant son inten- sité, la conductibilité du corps transversalement au gra- dient du champ. Pour tirer parti de cette relation entre le champ intérieur et la conductibilité, on utilise, con- formément à l'invention, des électrodes connectées au corps de manière à définir un trajet pour un courant engendré extérieurement. Ce trajet du courant est défini par les électrodes de manière à traverser le champ élec- trique intérieur, transversalement au gradient de celui-ci.
La conductibilité de ce trajet est modulée en fonction de l'intensité du champ électrique-intérieur et on -peut uti- liser cette modulation -pour obtenir différents effets électriques utiles, dont on décrira quelques-uns dans la suite de la présente demande.
On va donner maintenant plus de détails sur le dispositif décrit sommairement ci-dessus. Le dispositif
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électroconducteur de fermeture peut se présenter sous la forme d'un carter électroconducteur, qui limite au moins une cavité de résonance, en ce sens qu'il forme la paroi ou les parois de fermeture d'une partie au moins de cette cavité. Cette cavité est conçue pour entretenir des ondes électromagnétiques oscillant dans un mode prédéterminé d'ondes stationnaires, de manière à produire au moins un maximum de la composante du champ électrique dans une région prédéterminée de la cavité.
Ni la forme de la cavi- té, ni le mode particulier d'oscillation des ondes élec- tromagnétiques, ni le nombre des maxima et des modes de champ électrique caractérisant ce mode d'oscillation, ne' constituent des facteurs particulièrement critiques pour la présente invention. Pour mettre celle-ci en oeuvre, on peut donc utiliser différentes configurations de la cavi- té et différents modes d'oscillation. Cependant, on a trouvé commode d'utiliser une cavité cylindrique, dans laquelle les ondes électromagnétiques oscillent dans le mode TM1,0,1 D'autre part, -cour améliorer les caractéris- tiques de fonctionnement, on peut utiliser une cavité cylindrique du type "rhumbatron", dans laquelle l'un des organes ou les deux organes, fermant les extrémités du cylindre, présentent une nartie rentrante de manière à augmenter le couplage capacitif entre ces organes.
A cette cavité de résonance, que l'on vient de décrire, est associé au moins un corps semi-conducteur mince, qui comporte une surface s'étendant transversalement à sa dimension d'épaisseur. Ce corps est disposé par rapport à la cavité de manière que sa surface mentionnée ci-dessus soit soumise au champ maximum dans la région de la cavité
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de résonance, afin que le corps soit couplé capacitive- ment avec le champ maximum. Ainsi, le corps semi-conduc- teur peut être disposé par exemple, par rapport à la cavité, de manière que sa surface forme une zone limite de la cavité à une terminaison spatiale de la région du champ électrique maximum.
Les connexions électriques peuvent être établies sur le corps semi-conducteur au moyen d'électrodes. Une première électrode peut connecter le corps semi-conducteur, par l'intermédiaire d'une première partie de celui-ci, au carter électroconducteur de la cavité; une deuxième élec- trode peut réaliser une connexion sur le corps semi-con- ducteur, dans une deuxième partie de celui-ci, qui est séparée de la première partie transversalement à l'épais- seur du corps ; ces connexions sont telles qu'un courant quelconque, passant entre les deux parties mentionnées, passe également en dessous de la zone superficielle du corps qui est exposée à la région du champ électrique maximum.
La première électrode peut être fournie par une portion du carter de la cavité de résonance, cette portion s'étendant autour du périmètre du corps semi-conducteur, de manière à établir une connexion électrique sur ce périmètre. La seconde électrode peut être constituée par un conducteur connecté au corps, dans une partie de celui- ci qui se trouve à l'intérieur du périmètre mentionné et au centre de celui-ci.
L'aptitude des ondes électromagnétiques de la cavité de résonance à produire un degré appréciable de modulation dans la conductibilité du corps semi-conducteur dépend, d'une manière significative, de la relation entre
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la dimension du corps semi-conducteur, dans le sens de son épaisseur, et la "profondeur de peau"' caractérisant le carter électroconducteur pour la fréquence des ondes électromagnétiques. A titre d'explication, on indiquera que dans une cavité de résonance comme celle que l'on vient de décrire, les courants produits dans le carter électroconducteur-de la cavité par les ondes électroma- gnétiques ont une intensité qui varie avec la profondeur de passage du courant à partir de la surface du carter limitant la cavité.
En particulier, si on considère la valeur de l'intensité du courant en fonction de la profon- deur de son passage, à partir de la surface du carter exposée aux ondes électromagnétiques, cette intensité décroît d'une manière asymptotique avec la profondeur, de telle sorte que, pour une fréquence donnée quelconque, l'intensité du courant tend vers une valeur limite nulle quand la profondeur se rapproche d'une certaine valeur limite. Cette profondeur limite du courant dans.la matière électroconductrice du carter, pour une fréquence donnée, est connue sous le nom de "profondeur de peau" de la matière pour cette fréquence. On peut calculer d'une ma- nière bien connue la valeur de la "profonduer de peau" pour une matière électroconductrice donnée et une fréquence donnée.
D'après un principe fondamental, un champ élec- trique existe là où passent des courants électriques.Ainsi, à la disposition en profondeur de courants dans le corps semi-conducteur, correspond un champ électrique, que l'on - peut considérer comme s'étendant vers l'intérieur à partir de la surface du corps. Ce champ électrique est le même que
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le champ électrique intérieur e, que l'on a mentionné précédemment et que l'on a explique en considérant la pénétration, dans le corps semi-conducteur, des lignes de champ électrique caractérisant les ondes électroma- gnétiques dans la région de l'espace extérieur au corps.
On a trouvé, conformément à la présente invention, qu'il existe une relation directe entre la "profondeur de peau", suivant laquelle on peut considérer que les ondes électromagnétiques pénètrent dans le carter électrocon- ducteur de la cavité de résonance, l'épaisseur du corps semi-conducteur, suivant sa dimension la plus faible, et l'efficacité des dispositifs de micro-ondes décrits ici. On a trouvé en particulier que, pour réaliser la plus grande efficacité, il doit exister une égalité de valeur. entre la "profondeur de peau", caractérisant la matière du carter pour la fréquence des ondes dans la cavité de résonance, et l'épaisseur du corps semi-conducteur sui- vant sa dimension la plus faible. Cette égalité donne une plus grande efficacité que si le corps semi-conduc- teur avait une épaisseur plus faible que la "profondeur de peau" du carter.
En effet, si le corps semi-conducteur est plus mince qu'il n'est nécessaire, sa capacité de transmission du courant est diminuée. De même, cette condition d'égalité donne une plus grande efficacité que si l'épaisseur du corps semi-conducteur était plus grande que "la profondeur de peau" du carter pour la fréquence donnée. On a constaté en effet que, si l'épaisseur du corps semi-conducteur dépasse sensiblement la ' profondeur. de peau" du carter, il se produit une diminution indési- rable de la quantité d'énergie transférée du corps semi-- conducteur à la cavité, et qu'en outre, une quantité indési- rable d'énergie se dissipe à travers le corps semi-condu@-
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teur sans produire aucun effet utile.
Par conséquent, on obtient les meilleurs résultats, dans les modes de réali- sation décrits, quand l'épaisseur du corps semi-conducteur est exactement ou à peu près égale à la "profondeur de peau" caractérisant la matière du carter électroconducteur,,, pour la fréquence d'oscillation des ondes électromagnéti-' ques dans la cavité de résonance. Cependant, on neut obte- nir un résultat encore utilisable, bien que moins satis- faisant, même si l'épaisseur du corps semi-conducteur est sensiblement inférieure ou supérieure à la "pronfondeur de peau" de la matière du carter électroconducteur dans les conditions données de fonctionnement.
Ainsi, il ne faut pas interpréter d'une manière trop rigide le desideratum consistant dans l'égalité entre l'épaisseur du corps semi-conducteur et la "profondeur de peau" du carter, dans des conditions données de fonctionnement.
Comme on l'expliquera plus loin avec plus de détails, si une source d'énergie électrique est connectée au corps semi-conducteur, par l'intermédiaire du carter électroconducteur et du conducteur mentionné précédemment (qui agissent respectivement, comme on l'a expliqué, comme une première électrode et une seconde électrode), cette source applique au corps semi conducteur un notentiel dirigé transversalement -car rapport à la Detite dimension du corps. Un courant apparaît donc dans le corps ; ilpasse transversalement nar rapport au champ électrique e en- gendré dans le corps par les ondes électromagnétiques.
L'intensité de ce courant est modulée par le champ électri- que, quand l'intensité de celui-ci varie à la fréquence d'oscillation des ondes électromagnétiques. Cet effet de
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modulation du courant peut être utilisé pour différentes applications, par exemple l'amorçage et l'entretien d'oseil- lations électromagnétiques dans la cavité de résonnance, leur amplification ou leur détection. Si la source d'éner- gie électrique fournit un potentiel de sortie variable, on peut utiliser l'effet de modulation dans le corps semi-conducteur pour moduler les ondes électromagnétiques en fonction de ce potentiel variable. On expliquera main- tenant comment ces différentes fonctions électriques sont remplies, en considérant plusieurs modes de réalisation choisis à titre d'exemples.
Si on considère la figure 2, on y voit une cavité cylindrique de résonance 20; cette cavité est définie par. un carter électroconducteur 21, qui comprend une enveloppe cylindrique 22 et deux plaques annulaires 23,24 fermant les deux extrémités de l'enveloppe cylindrique. Deux cy- lindres rentrants 25,26 s'étendent l'un vers l'autre à partir des périmètres intérieurs des plaques annulaires
23,24, de manière à donner à la cavité 20 la configura- tion bien connue d'un rhumbatron. Un disque 27, formé par une mince pellicule d'une matière semi-conductrice, s'étend en travers de l'extrémité intérieure du cylindre rentrant
25, de manière à fermer cette extrémité.
Un autre disque
28, formé également par une mince pellicule d'une matière semi-conductrice, s'étend d'une manière analogue en tra- vers d'une extrémité intérieure du cylindre rentrant 26, afin.de fermer cettP extrémité.
Comme on le voit sur la figure 2, les disques
27 et 28 sont fixés respectivement le long de leurs périmètre' ..29,30 sur les cylindres 25, 26; on brase par exemple à
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l'argent ces disques sur les cylindres, de manière à réaliser un bon contact électrique entre chaque disque et son cylindre de support. Cependant, on peut, si on lé désire, monter les disques 27,28 sur des organes électroconducteurs se trouvant plus loin à l'intérieur des cylindres 25,26 et s'étendant en travers de ceux-ci.
Même si les disques sont ainsi montés, ils doivent être connectés électriquement le long de leurs périmètres sur leurs cylindres respectifs associés.
Comme on l'a indiqué, les disques 27,28 sont formés par de minces pellicules d'une matière semi- conductrice, qui peut être par exemple du germanium semi- conducteur. Ces pellicules sont suffisamment minces pour que l'épaisseur de chaque disque corresponde sensible- ment à la "profondeur de peau" caractérisant la matière du carter 11 pour la fréquence d'oscillation des ondes électromagnétiques, quand on amorce dans la cavité 20 un système prédéterminé d'ondes stationnaires électro- magnétiques. Les pellicules formant les disques 27, 28 ont une structure intérieure monocristalline.
On prépare ces pellicules monocristallines' comme on l'a expliqué dans le demande de brevet belge n 438 158 déposée par le demandeur le 1er mars 1957, et accordée sous le n définitif 555.438-
Pour exciter la cavité de résonance 20 à une énergie électrique extérieure, on utilise deux sourees électriques analogues, représentées sur la figure 2 par les batteries d'accumulateurs 35, 36. La borne négative de la batterie 35 est connectée à un contact mobile 38, qui peut être fermé sélectivement sur l'un ou l'autre de
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deux contacts fixes 39,40; la borne positive de la bat- terie 36 est connectée à un contact mobile 38', qui peut être fermé sélectivement sur l'un ou l'autre de deux con- tacts fixes 39', 40'. Les contacts mobiles 38, 38' sont conjugués ensemble.
Les contacts fixes 39, 39' sont con- nectés à l'enveloppe cylindrique 22, dans une partie de celle-ci se trouvant au centre de la dimension axiale du cylindre défini par l'enveloppe. Les contacts fixes 40, 40' sont connectés aux bornes opposées d'une source équilibrée 41 de signaux de modulation, dont le point du signal nul de modulation est connecté à l'enveloppe 22.
La borne positive de la batterie 35 est connec- tée au centre 45 du disque semi-conducteur 27 par l'inter- médiaire d'un interrupteur monopolaire 43 à une seule direction et d'un conducteur 44 qui constitue une élec- trode de ce disque semi-conducteur. De même, la borne négative de la batterie 36 est connectée au centre 47 du disque semi-conducteur 28, par un conducteur 46 cons- tituant une électrode de ce disque. Comme on l'a déjà indiqué, les autres électrodes des disques sont consti- tuées par les parties des cylindres rentrants 25, 26, 'sur lesquelles les disques 27, 28 sont fixés respective- ment.
Comme on l'expliquera plus loin, le dispositif re@ ésenté sur la figure 2 peut engendrer et entretenir des oscillations d'ondes électromagnétiques dans la cavité de résonance 20. Une partie de l'énergie développée par ces 'oscillations peut être extraite de la cavité 20 par un dispositif de sortie, consistant sur la figure 2 en une ligne coaxiale 50p dont le conducteur intérieur 51
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forme en réalité une boucle unique à l'intérieur de la cavité 20, de manière à coupler inductivement cette cavité avec la ligne coaxiale. Cependant, on peut extraire l'éner- gie de la cavité par un dispositif de transmission d'ondes électromagnétiques, qui est couplé capacitivement, et non inductivement, à la cavité, si on estime qu'un tel dispo- sitif est avantageux.
Pendant le fonctionnement, les ondes électro- magnétiques intérieures à la cavité 20 oscillent suivant le mode TM1,0,1 Dans ce mode de fonctionnement, un maximum du champ électrique des ondes stationnaires, champ représenté par les flèches E, apparaît dans la région de l'espace comprise entre les disques semi-conducteurs 27 et 28. La direction de ce champ maximum correspond à celle des flèches E pour une demi-période de chaque oscillation, mais devient inverse pendant l'autre demi-période.
Pour préparer la cavité 20 en vue de la produc- tion d'oscillations simples, on ferme les contacts mobiles 38, 38' sur les contacts fixes 39, 39' , de manière à connecter directement sur le carter 21 les bornes respec- tivement négative et positive des batteries 35,36. Ensuite, on ferme l'interrupteur 43 de manier? à amorcer, comme on va l'expliquer maintenant, des oscillations entretenues d'ondes électromagnétiques dans la cavité 20.
On suppose qu'une oscillation est Droduite dans la cavité pendant un temps court t. On peut produire une telle oscillation de courte durée en fermant l'interrup- teur 43 de manière à engendrer un courant transitoire I dans la cavité. Ce courant I diminue rapidement pendant le temps t par suite des pertes dans les parois de la
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cavité; en même temps, l'oscillation transitoire dévelop- pée dans la cavité fait apparaître un champ électrique intense E entre les disques 27,28. Ce champ électrique diminue la résistivité des disques, entre leurs centres respectifs 45, 47 et leurs périmètres respectifs 29,30.
Par suite de cette diminution de résistivité, un accroîs- sement ¯1 du courant i, fourni par la batterie 35, passe du centre 45 dans le périmètre 29 du disque 27, comme on le voit sur la figure 3. De même, un accroisse- ment ¯i' du courant i' de la batterie 36 passe du péri- mètre 30 vers le centre 47 du disque 28, comme on le voit sur la figure 4. Ces accroissements de courant ¯i et ¯i' sont plus que suffisants pour compenser les pertes entretenues dans les parois de la cavité par le courant initial I. Par conséquent, ces accroissements de courant produisent une nouvelle augmentation du champ électrique entre les disques 27,28. Cette nouvelle augmentation du champ produit une nouvelle augmentation du courant passant dans chacun des disques 27, 28, et ainsi de suite, de sorte que l'on obtient une action cumulative.
Cette action cumulative constitue l'action caractéristique permettant de produire les oscillations. Par conséquent, dès qu'une oscillation transitoire a été induite dans la cavité 20 par la fermeture de l'interrupteur 43, des oscillations sont amorcées dans la cavité et sont entretenues par l'énergie extérieure fournie par les batteries 35, 36.
On peut présenter le phénomène d'une autre manière, en disant que les disques semi-conducteurs 27, 28 agissent comme des résistances négatives variables, qui sont modulées par le champ électrique de la cavité, de manière à injecter
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dans celle-ci une certaine quantité d'énergie électrique à partir des batteries 35, 36. Cette énergie injectée sert à compenser les certes entretenues dans la cavité et per- met par conséquent d'entretenir les oscillations.
Pour maintenir les oscillations dans la cavité de résonance 20, il est nécessaire que le potentiel exté- rieur (fourni par les batteries 35, 36) appliqué entre les disques 27, 28 soit égal ou supérieur à un potentiel inférieur limite, dont la valeur est déterminée par les paramètres de fonctionnement du circuit de la cavité.Quand ce potentiel appliqué extérieurement est juste égal à ce potentiel inférieur limite les oscillations sont tout juste maintenues dans la cavité 20.
Quand la valeur du potentiel appliqué extérieurement augmente à partir du potentiel inférieur limite, l'intensité des oscillations de la cavité augmente également, et la relation, entre le potentiel appliqué extérieurement et l'intensité des oscillations, est une relation linéaire dans une certaine marge d'augmentation vers un potentiel supérieur limite, Au-delà de ce potentiel supérieur limite, les oscillations cessent.
On va expliquer maintenant comment on peut uti- liser le phénomène que l'on vient de décrire. Les batte- ries 35,36 (ou des sources équivalentes d'énergie élec- trique), qui sont utilisées dans le dispositif de la figure 2, peuvent être choisies de manière à fournir des potentiels tels que le potentiel de courant continu, appliqué exté- rieurement et apparaissant entre les disques 27, 28, pos- aède-une valeur intermédiaire entre le potentiel inférieur limite et le potentiel supérieur limite. On ferme ensuite
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les contacts mobiles 38, 38' sur les contacts fixes 40, 40', de manière à connecter en série la source 41 des signaux de modulation avec les batteries 35,36.
Dans le cas présent, on suppose que la source 41 fournit un poten- tiel de modulation à courant alternatif. Ce potentiel de modulation se superuose aux potentiels à. courant continu fournis par les batteries 35,36 de telle manière que le
0 potentiel appliqué extérieurement et apparaissant entre les disques 27,28, est constitué par une composante à courant continu et une composante de modulation à courant alternatif. Pourvu que la composante de modulation ne fasse pas osciller la valeur du potentiel appliqué exté- rieurement en dessous du Dotentiel inférieur limite ou en dessus du potentiel supérieur limite, elle module en amplitude et d'une manière linéaire les oscillations des ondes électromagnétiques dans la cavité 20.
Cette modula- tion d'amplitude des ondes électromagnétiques apparat! dans l'énergie extraite de la cavité par la ligne coaxiale 50. Quand les oscillations de la cavité doivent être modu- lées, la composa.nte de fréquence la plus haute du signal de modulation doit être naturellement sensiblement infé- rieure à la fréquence d'oscillation des ondes électro- magnétiques dans la'cavité.
Si on considère maintenant le mode de réalisation représenté sur la. figure 5, on voit que les éléments dési- gnés par les nombres de référence 21 à 26 inclusivement, 50 et 51, sont des contre-parties des éléments portant les mêmes nombres de référence dans le dispositif de la figure 2 ; parconséquent, on ne décrira pas en détail ces éléments de la figure 5. Une plaque annulaire 60 s'étend
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transversalement à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique 22, de manière à subdiviser la capacité intérieure de cette enveloppe en une cavité de résonance d'entrée 61 et en une cavité de résonance de sortie 62. Ces deux cavités sont conçues pour fournir des oscillations du mode TM1, 0,1 à la même fréquence.
Un disque semi-conducteur 63 s'étend en travers de l'ouverture centrale de la cloison annulaire 60, de manière que la surface inf4rieure de ce disque constitue une zone de limitation pour la cavité 61, et que sa surface supérieure constitue une zone de limitation pour la cavité 62. Les extrémités intérieures des cylindres rentrants 25, 26, sont fermées resnectivement par des plaaues 64,65 en une matière électroconductrice, par exemple en cuivre.
L'énergie électrique extérieure servant à exciter la cavité 62 est fournie par une source 70 représentée sur la figure 5 par une batterie d'accumulateurs. La borne positive de la batterie 70 est connectée par un interrupteur 71 et un conducteur 72 au centre de la plaque 64 qui ferme le cylindre rentrant 25. La borne négative de la batterie 70 est connectée au contact fixe 73 d'un in- terrupteur comprenant, outre le contact 73, un autre contact fixe 74 et un contact mobile 75 ; peut- être fermé sélectivement, soit sur le contact 73, soit sur le contact 74. La borne négative de la batterie 70 . est également connectée à une borne d'une source 76 de saux de modulation, dont l'autre borne est connectée au contact fixe 74. Le contact mobile 75 est connecté par un conducteur 77 au centre 78 du disque 63.
Le conducteur 77 peut atteindre ce centre 78 en passant à travers un
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bouchon isolant (non représenté), qui a été introduit dans un petit orifice percé dans la paroi de l'enveloppe cylin- drique 22.
Dans le cas du mode de réalisation de la figure 2, le disque semi-conducteur 63 est constitué par une pellicule d'une matière semi-conductrice possédant une structure intérieure mono-cristalline. Comme précédemment, le périmètre 80 du disque semi-conducteur 63 est en contact électrique avec le bord de l'ouverture centrale prévue dans la plaque annulaire 60. La dimension du disque 63, entre sa face inférieure et sa face supérieure, est égale sensiblement à la "Drofondeur de peau" du carter des cavités résonnantes, -cour la matière électroconductrice de ce carter et.pour la fréquence caractérisant les oscil- lations des ondes électromagnétiques dans les cavités 61, 62.
Le dispositif de la figure 5 est étudié en parti- culier pour amplifier des ondes électromagnétiques injec- tées dans la cavité 61. L'injection de ces ondes peut être effectuée par une ligne coaxiale d'entrée 85, dont le con- ducteur intérieur 86 forme en réalité une boucle unique à l'intérieur de la cavité 61, de manière à coupler inducti- vement à cette cavité les ondes transmises par la ligne coaxiale.
Ce dispositif de la figure 5 agit comme amplifica- teur des ondes électromagnétiques quand on l'utilise de'-., la.manière suivante. On suppose que des ondes électro- magnétiques modulées en amplitude sont injectées à partir de la ligne coaxiale 85 dans la cavité 61 de manière à y établir des oscillations du mode TM1,0,1 Pour produire
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-,;ne simple amplification, on ferme le contact mobile 75 sur le contact fixe 73, puis on ferme l'interrupteur 71.
Un potentiel à courant continu, appliqué extérieurement, existe alors entre la connexion du conducteur 72 avec la plaque de fermeture 64 et le point central 78 du disque 63. En même temps, le maximum du champ électrique oscil- lant, apparaissant entre le disque 63 et la plaque de fermeture 65, dans la cavité 61, produit (comme on l'a expliqué pour le mode de réalisation de la figure 2) des variations à haute fréquence dans la conductibilité du disque 63, entre son point central 78 et son périmètre 80.' Ce disque 63 forme, non seulement une zone de limita-'' tion de la cavité 61, mais aussi une zone de limitation de la cavité 62.
Par conséquent, le potentiel a courant continu, appliqué par la batterie 70, et les variations de conductibilité, produites dans le disque 63 par les oscillations réalisées dans la cavité 61 , provoquent, comme conséquence de leurs actions combinées, des oscil- lations d'ondes électromagnétiques du mode TM1,0,1 dans la cavité de résonance 62. Les oscillations ainsi établies dans la cavité 62 contiennent une plus grande énergie que les oscillations produites dans la cavité 61. Par consé- quent, le système dé la figure 5 agit comme un amplifica- teur, puisque l'énergie qu'on en retire par la ligne coaxiale 50 est plus grande que celle fournie au système par la ligne coaxiale 85.
On a décrit le fonctionnement de ce système en considérant l'amplification, mais ce système est capable de remplir tout aussi bien d'autres fonctions électriques.
Par exemple, pour un niveau donné d'intensité des oscilla-
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tions dans la cavité 61, il existe, pour le potentiel à courant continu appliqué à la cavité 62, une valeur inférieure critique, pour laquelle les oscillations commencent juste à s'amorcer dans la cavité 62, et 'une valeur supérieure critique pour laquelle les oscilla- tions cessent dans cette cavité. Ces valeurs critiques pour le système de la figure 5 ne sont pas les mêmes que les potentiels limites, respectivement supérieur et inférieur, qui ont été mentionnés en considérant le sys- tème de la figure 2.
Inversement, pour une valeur donnée du potentiel à courant- continu, il existe une intensité supérieure critique telle, pour les oscillations de la cavité 61, que ces oscillations, quand leur intensité est plus grande que' cette valeur supérieure critique, ne Droduisent pas d'oscillations dans la cavité 62, tandis que les oscillations de la cavité 61 d'une inten- sité inférieure à. cette valeur supérieure critique pro- duisent des oscillations dans la cavité 62.
On suppose maintenant que les oscillations dans la cavité 61 sont modulées en amplitude de manière que leur intensité oscille entre une valeur limite supérieure et une valeur limite inférieure. On suppose en outre que le potentiel à courant continu'est d'une valeur telle que l'intensité supérieure critique des oscillations de la cavité 61 tombe jusqu'entre les limites, respectivement supérieure et inférieure, des variations d'intensité de. cette cavité.'Il en résulte que des oscillations sont produites dans la cavité 62, chaque fois que les oscil- lations de la cavité 61 varient en intensité en dessous de leur valeur critique, et qu'aucune oscillation ne se
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produit dans la cavité 62 quand les oscillations de la cavité 61 varient en intensité au-dessus de leur valeur critique.
Si la modulation en amplitude des oscillations dans la cavité 61 est d'une nature sinusoidale, et si l'intensité supérieure critique de ces oscillations est établie à mi-chemin entre les limites respectivement supérieure et inférieure des variations de la modulation d'amplitude, les oscillations dans la cavité 62 ne repro- duisent la modulation d'amplitude des oscillations de la cavité 61 que pour les demi-alternances négatives de la modulation. Ainsi, le système de la figure 5, quand on l'utilise d'une manière appropriée, peut fournir une ac- tion analogue au redressement et susceptible de détecter la modulation d'amplitude.
Le système de la figure 5 peut aussi appliquer une modulation d'amplitude à des oscillations d'ondes électromagnétiques. Pour montrer par un exemple simple comment on peut produire une telle modulation, on va sup- poser que l'entrée de la cavité 61 est une entrée non modulée, qui établit dans cette cavité des oscillations d'une intensité donnée constante. On suppose d'autre part que le potentiel à courant continu fourni par la batterie 70 est intermédiaire entre sa valeur critique inférieure et sa valeur critique supérieure, qui correspondent à l'intensité constante supposée des oscillations de la cavité 61. On ferme le contact mobile 75 sur le contact fixe 74, de manière à connecter la source 76 des signaux de modulation en série avec la batterie 70.
Grâce à cette connexion en série. le potentiel extérieur appliqué à la cavité 62 est la résultante d'une composante à courant
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continu et d'une composante de modulation, cette dernière étant fournie par la source 76. Tant que les variations de potentiel, dans la comnosante de modulation, n'entrai- nent pas le potentiel, appliqué extérieurement, en dehors des valeurs critiques mentionnées (à l'extérieur desquelles les oscillations cessent dans la cavité 62), des oscilla- tion d'ondes électromagnétiques sont engendrées continuel- lement dans la cavité 62 et ces oscillations sont modulées en intensité conformément à la composante de modulation du potentiel appliqué extérieurement.
En utilisant des valeurs appropriées de la composante à courant continu et des variations appropriées d'un maximum à un autre maximum pour la composante de modulation, il est possible d'obtenir de cette manière une modulation linéaire.
La figure 6 représente une variante de l'oscil- lateur de la figure 2. L'oscillateur de la figure 6 diffère par plusieurs points de celui de la figure 2, d'abord, sur la figure 6, la plaque 24 est une plaque circulaire à rayons continus, au lieu d'être une plaque annulaire, le cylindre rentrant 26 et le disque semi-conducteur 28 (figure 2) étant supprimés. D'autre part, sur la figure 6, on a représenté une batterie unique 90 et un interrupteur 91 unipolaire à une,seule direction, connectés en série, à la place du circuit extérieur à la structure de la cavité de résonance de la figure 2, dans le but de simplifier la description. Cependant, on comprend qu'on peut utiliser, si on le désire, la source de signaux de modulation, repré- sentée sur la figure 2, avec le système de la figure 6, pour moduler les oscillations produites dans la cavité.
Enfin, on constate sur la figure 6 une troisième différence
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par rapport à la figure 2 : effet, un corps 92, en une
Matière possédant une constante diélectrique élevée, est interposé entre le disque semi-conducteur 27 et la plaque d'extrémité 24. Ce corps 92 peut être constitué par exemple par du polystyrène imprégné de titanate de baryum.
Le système de la figure 6 fonctionne sensiblement comme celui de la figure 2 ; on ferme l'interrupteur 91 pour produire dans la cavité 20 une oscillation transitoire d'ondes électromagnétiques; cette oscillation, une fois produite, est entretenue indéfiniment grâce aux variations périodiques de conductibilité transversale, qui sont in- duites dans le disque semi-conducteur 27 par le couplage capacitif de celui-ci avec les ondes de la cavité. Le corps diélectrique 92 sert à intensifier le couplage capa- citif des ondes de la cavité 20 avec le disque 27, de manière à augmenter l'aptitude du disque à fournir de l'éner- gie oscillante à la cavité.
, La figure 7 représente sous une forme plus détail- iée le mode de réalisation de la figure 6. Il faut remarquer que sur la figure 7 les éléments du système sont représentés dans les positions qu'ils occuperaient si on retournait sens dessus dessous le dispositif de la figure 6. Ainsi, sur la figure 6, la plaque circulaire 24, par exemple, est représentée à la base de la structure de la cavité de réso- nance, tandis que sur la figure 7 cette plaque 24 est représentée à la partie supérieure de cette structure.
La figure 7 est interessante, car elle montre certaines caractéristiques, qui n'apparaissent pas sur la figure 6 et qui peuvent être incorporées pratiquement très avantageusement dans le mode de réalisation considérée
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En ce qui concerne ces caractéristiques utiles, on notera que la plaque annulaire 23 s'étend vers l'extérieur (dans le sens radial), au-delà de l'enveloppe cylindrique 22, de manière à former une collerette circulaire 95. Une plaque annulaire 96, ayant le même rayon intérieur et le même rayon extérieur que la plaque annulaire 23, est co- axiale par rapport à celle-ci et se trouve à une certaine distance de cette dernière, du côté opposé à celui de la cavité 20.
Un disque 97, constitué par une matière diélec- trique solide, par exemple' par du polystyrène, est inter- posé entre les plaques annulaires 23 et 96. Le rayon extérieur de la plaque 23, de la plaque 96 et du disque 97 est donné par l'expression :
EMI25.1
Q , 1 vr dans laquelle n est un nombre entier impaire quelconque, # est la longueur d'onde correspondant à la fréquence de résonance de la cavité 20, et # est la constante diélec- trique de la matière constituant le disque 97. On donne de préférence à n une valeur égale à 1.
Comme on l'expliquera plus loin en détail, la structure formée par la plaque 23, que prolonge la colle- rette 95, par la plaque 96 et par le disque diélectrique 97 peut agir comme un circuit-bouchon. Le disque diélec- trique 97 permet d'obtenir, pour le circuit-bouchon, une longueur électrique donnée, avec un rayon mécanique plus petit que celui qui serait nécessaire pour la même lon- gueur électrique si on utilisait l'air comme diélectrique.
L'emploi d'un diélectrique solide simplifie également le problème du support.
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Le cylindre 25, qui s'étend dans la cavité 20 à partir de la plaque 23, possède une contre-partie sous la forme d'un cylindre creux 100, qui coiffe l'ouverture cir- culaire de la plaque annulaire 96, et qui s'étend à partir de cette ouverture vers l'extérieur, en s'éloignant de la cavité 20 et du cylindre 25. Au point de vue électrique, les cylindres 25 et 100 agissent comme le conducteur uni- que , extérieur et continu, d'une ligne coaxiale, dont le conducteur intérieur est représenté sur la figure 7 par la tige 101. Cette tige sert d'électrode centrale pour le disque semi-conducteur 27. Comme on le voit sur le dessin, la tige 101 s'étend vers le haut à travers le cylindre 100, traverse un petit orifice prévu dans le disque 97, et se prolonge ensuite vers le haut à travers le cylindre 25, de manière à se relier au centre 45 du disque semi-conducteur 27.
La partie inférieure de la tige 101 est reçue dans l'orifice d'un piston annulaire d'accord 102, qui peut coulisser sur la tige de manière qu'on puisse le régler dans le sens axial à l'intérieur du cylindre 100. Une poi- gnée 103 prévue sur le piston d'accord rend le réglage plus facile.
Le piston d'accord 102 constitue une terminaison ou"court-circuit" à fréquence radio pour la ligne coaxiale, dont le conducteur extérieur est constitué par les cylin- dres 25, 100 et dont le conducteur intérieur est constitué par la tige 101. En réglant la position axiale du piston d'accord, on peut adapter l'impédance de la ligne coaxiale à l'impédance à la cavité de résonance 20. Pour réaliser une terminaison à fréquence radio, il n'est pas nécessaire que le piston 102 soit ajusté dans la paroi intérieure du
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cylindre 100 au point d'être en contact mécanique avec cette paroi.
Si on désire que le niston 102 constitue un pont pour le courant continu entre le cylindre 100 et la tige 101, il faut prévoir à sa périphérie une série de doigts conducteurs et élastiques (non représentés), qui glissent sur la surface interne du cylindre 100 quand le piston d'accord se déplace. Dans une variante, un conduc- teur flexible 104 'est connecté du cylindre 100 à la tige 101 pour transmettre le courant continu de l'un à l'autre.
Sur la figure 7, la batterie 90 et l'interrupteur 91 sont connectés à la structure de la cavité de résonance par deux bobines 110, 111 d'isolement des fréquences radio.
Le courant continu passe par la borne négative de la batte- rie 90, la bobine 110, la plaque 96, le cylindre 100, le conducteur 104, la tige 101, le centre du disque semi- conducteur 27 ; il traverse ensuite dans le sens radial le. disque 27, puis passe par le cylindre 25, la plaque annu- laire 23 (y compris la collerette 95), la bobine 111, l'interrupteur 91 et revient enfin à la borne positive de la batterie 90. Comme on l'a indiqué, la combinaison de la plaque annulaire 23 et de sa collerette avec la plaque annulaire 96 et le disque diélectrique 97 agit comme un circuit-bouchon, dont la longueur électrique est équivalente à un nombre impair de quarts d'onde à la fréquence de résonance de la cavité.
Le circuit-bouchon isole la batterie 90 de la plus grande partie de la modu- lation à fréquence radio, qui est appliquée au courant continu passant dans le disque semi-conducteur 27. Une modulation quelconque à fréquence radio, qui n'est pas filtrée par le circuit-bouchon décrit, est filtrée par les bobines 110 et 111.
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La figure 8 représente le système de la figure 2, quand celui-ci comporte des éléments formant des lignes coaxiales aboutissant aux disques semi-conducteurs 27,
28, et quand il comporte aussi des éléments formant des circuits-bouchons, dont le rôle est d'isoler les batteries
35,36 de la modulation à fréquence radio appliquée au courant continu. Sur cette figure, les circuits extérieurs à la structure de la cavité de résonance sont ré-présentes sous une forme simplifiée, qui peut être cependant utilisée si on ne désire pas de signaux de modulation. Comme on le voit sur la figure 8 chacun des disques semi-conducteurs
27, 28 est associé à une ligne coaxiale séparée et à un circuit-bouchon séparé.
Il n'est pas nécessaire de décrire en détail ces lignes ooaxiales et ces circuits-bouchons de la figure 8, puisqu'ils sont identiques à la ligne ooaxiale et au circuit-bouchon déjà décrits en se référant à la figure 7. Comme dans le cas de la figure 7, on peut inter- poser, si on le désire, un corps en une matière à constante diélectrique élevée entre les disques semi-conducteurs 27 et 28. Ce corps en matière diélectrique sert à intensifier le couplage capacitif des ondes de la cavité de résonance
20 avec les disques semi-conducteurs.
On comprend que le système de la figure 5 peut- être équipé de lignes coaxiales et de circuits-bouchons comme sur la figure 8. On peut aussi employer des corps ;-en une matière diélectrique pour augmenter le couplage capacitif entre les ondes des cavités 61,62 et le disque semi-conducteur 6. L'un de ces corps diélectriques serait interposé entre le disque semi-conducteur 63 et la plaque d'extrémité 64 du cylindre rentrant 25, tandis que l'autre
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corps diélectrique serait interposé entre le disque semi- conducteur 63 et la plaque d'extrémité 65 du cylindre rentrant 26.
La figure 9 représente le système de la figure 5, qui a été modifié de manière à supprimer le conducteur 77'' traversant la cavité de résonance 61. En supprimant ce. conducteur, on rend la cavité 61 plus symétrique, de sorte qu'elle fonctionne avec une meilleure efficacité. On réalise cette modification en remplaçant le disque semi- conducteur 63 (figure 5), dans l'orifice de la cloison 60, par une fenêtre mince électroconductrice 110 (figure 9), et en remplaçant la plaque électroconductrice 64 (figure 5) par un disque semi-conducteur 111 (figure 9) qui ferme l'extrémité inférieure du cylindre rentrant 25.
La fenêtre 110 peut se présenter sous la forme d'une pellicule très mince en une matière électreconduc- trice, telle que le cuivre ou l'aluminium. Pour améliorer la solidité, on peut utiliser une fenêtre 110 constituée par une pellicule métallique déposée sur un disque mince (non représenté), formé par une matière diélectrique,telle que le mica, et fixé dans l'orifice de la cloison annulaire 60. La fenêtre 110 doit être suffisamment mince pour qu'une partie de l'énergie des ondes électromagnétiques produites dans la cavité 61 soit admise à travers la fenêtre à l'in- térieur de la cavité 62.
Cette transmission de l'énergie des ondes électromagnétiques se produit quand l'épaisseur de la fenêtre est inférieure à la'profondeur de peau'' caractérisant la fenêtre pour la fréquence des ondes de la cavité de résonance 61. Pour obtenir les meilleurs résul- tats, il faut que la fenêtre soit aussi mince que possible.
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Comme on peut s'y attendre d'après l'exposé précédent, l'épaisseur de la pellicule semi-conductrice 111 est optima, quand elle est égale, ou sensiblement égale, à la "pronfondeur de peau" caractérisant le carter électroconducteur des cavités de résonance pour la fré- quence suivant laquelle les ondes électromagnétiques oscillent dans la cavité de résonance 62. La pellicule 111 possède une structure interne monocristalline. La conductibilité transversale de la pellicule semi-conduc- trice 111 est modulée par l'énergie des ondes électro- magnétiques, qui est transmise à travers la fenêtre 110; cette modulation de la conductibilité sert à imprimer au courant continu, passant à tiavers la pellicule 111, une modulation à fréquence radio, qui renforce l'énergie transmise.
De cette manière, l'énergie des oscillations d'ondes électromagnétiques dans la cavité 62 est 'rendue plus grande que celle transmise à travers la fenêtre 110, et elle peut,en réalité, être rendue sensiblement plus grande que l'énergie des oscillations d'ondes électro- magnétiques dans la cavité 61. Ainsi, le mode de réalisa- tion de la figure 9 peut fonctionner, comme celui de la figure 5', pour effectuer par exemple une amplification.
Comme les dispositifs représentés sur les figures 7 et 8, le dispositif de la figure 9 peur être muni d'une ligne coaxiale, aboutissant à la pellicule semi-conduc- trice 111, et aussi d'un circuit-bouchon. D'autre part, le circuit courant continu, extérieur à la structure de la cavité dé résonance, est représenté sur la figure 9 sous une forme'simplifiée, mais utilisable; ce circuit extérieur peut cependant comprendre, si on le désire, une source de
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signaux connectée de manière à ajouter une composante de modulation à la composante de courant continu fournie à la structure de la cavité de résonance.
Parmi les avantages des modes de réalisation décrits, il faut mentionner le fait que ces dispositifs sont caractérisés par un rapport signal-bruit élevé, puis- qu'ils n'utilisent pas une cathode chaude. Ainsi, ces dis- positifs conviennent parfaitement, par exemple, pour four- nir un signal local de micro-onde, qui est transmis à l'étage mélangeur d'un récepteur de micro-ondes pour effec- tuer un abaissement de la fréquence d'un signal de micro- onde transmis à travers l'espace libre et reçu par une antenne couplée avec le récepteur.
Pour donner quelques exemples pratiques des di- mensions concernant les dispositifs conformes à l'invention, on peut indiquer que, pour une fréquence de 3000 mégacycles, la profondeur de peau caractérisant un carter électrocon- ducteur en cuivre possède une valeur dont la limite supé- rieure est de l'ordre de 1 micron. La "profondeur de peau" d'un carter électroconducteur en argent est notablement inférieure à celle d'un carter en cuivre. Pour obtenir le meilleur rendement, les pellicules semi-conductrices uti- lisées dans les dispositifs décrits à micr@-ondes, doivent avoir, comme on l'a déjà indiqué, une épaisseur égale ou sensiblement égale à la "pronfondeur de peau" caractérisant le carter électroconducteur.
Ainsi, si la fréquence de fonctionnement est de 3 000 mégacycles, et si le carter électroconducteur est en cuivre, l'épaisseur des pellicules semi-conductrices doit avoir une limite supérieure de l'ordre de 1 micron. De même, pour une fréquence de fonc- tionnement de 3 000 mégacycles, et pour un carter électro- conducteur en cuivre, la fenêtre 110 du dispositif de la
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figure 9 peut avoir une épaisseur dont la limite supérieure est de l'ordre de 1 micron.
Comme on l'a indiqué, les organes semi-conducteurs, qui ont été décrits ci-dessus, possèdent une structure interne monocristalline et peuvent être préparés comme il a été expliqué dans la demande de brevet belge précitée,
Le procédé de préparation d'une pellicule semi- conductrice et monocristalline a été exposé complètement dans cett demande de brevet ; cependant,pour plus de commodité, on fera ici une description brève de ce procédé.
Conformément à ce procédé, on utilise, comme organe sous- jacent, un monocristal d'une substance, dont la constante de structure est voisine de celle de la matière semi-con- ductrice avec laquelle on veut former une pellicule. On peut utiliser par exemple un monocristal de chlorure de sodium, si on veut former une pellicule semi-conductrice o en germanium,,
On place le cristal sous-jacent dans un vide relatif. On libère une surface de ce cristal, correspondant à un plan principal de cristallisation, des occlusions de gaz et de sa couche de Beilby par un bombardement ionique, comme cela a été expliqué à la page 74 et aux pages sui- vantes du livre intitulé "Dépôt sous vide de pellicules minces" par Holland (publié par "Chapman and Hall, Limited", Londres, 1956).
On produit ensuite un vide poussé autour du cristal sous-jacent et on vaporise dans ce vide une certaine quantité d'une matière semi-conductrice extrême- ment purifiée ; on laisse la vapeur obtenue se.condenser sur la ,surface mentionnée. Pendant la condensation de la matière semi-conductrice, on maintient avec précision le
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istal sous-jacent à une température comprise dans la Marge critique, pour laquelle la matière semi-conductrice se condense sous la forme mono-cristalline sur le cris- tal. Pour le germanium, cette marge critique de tempéra- turesest égale à 428 C ¯ 1/10 de C.
On peut observer le développement de la conden- sation de la matière semi-conductrice sous la forme cris- talline, en dirigeant sur la surface du cristal un fais-. ceau lumineux polarisé elliptiquement et en déterminant le degré de polarisation elliptique du faisceau réfléchi.
Toute tendance de la matière semi-conductrice condensée à s'écarter de la structure monocristalline (par suite d'un écart de la température du cristal sous-jacent en dehors de la marge critique de températur est indiquée par une altération de la répartition de la polarisation elliptique du faisceau réfléchi. On peut alors prendre des mesures appropriées pour ramener la température du cristal sous- jacent à l'intérieur de la marge critique de températures.
Quand une couche monocristalline de la matière semi-conductrice pure s'est formée sur le cristal sous- jacent, on vaporise dans le vide un allia.ge de la matière semi-conductrice et d'un agent de "doping", par exemple de l'indium quand la matière semi-conductrice est du germa- nium. Cet alliage se condence sur la couche monocristal- line sous la forme d'un revêtement mince et amorphe. La nature amorphe de ce revêtement produit une perte tempo- raire de la polarisation elliptique du faisceau réfléchi.
Quand le revêtement d'alliage a été déposé, on chauffe.le cristal sous-jacent pour réaliser une diffusion uniforme de l'agent de "d.oping" à travers la matière semi-
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conductrice condensée. La diffusion obtenue est satisfai- sante, quand la répartition de la polarisation elliptique apparaît de nouveau dans le faisceau réfléchi. On diffuse
11-agent de "doping" dans la matière semi-conductrice dans le but de transformer celle-ci en un semi-conducteur extrin- sèque:
On sépare du cristal sous-jacent la pellicule monocristalline, en immergeant le cristal et la pellicule dans un solvant de la matière de ce cristal. On a au préa- lable presque saturé le solvant avec la matière constituant le cristal sous-jacent, de manière que celui-ci se dis- solve très lentement.
De cette manière, il est possible d'éviter 3.'.apparition dans le cristal de contraintes qui pourraient rompre la pellicule semi-conductrice pendant l'action de dissolution. Dès que la pellicule semi-conduc- trice a été séparée du cristal, on peut la retirer du sol- vant pour l'incorporer au dispositif de micro-ondes.
Il est bien entendu que la conductibilité des corps semi-conducteurs décrits ici, transversalement au champ électrique intérieur établi dans ces corps, ne dé- pend pas seulement de l'intensité de ce champ, mais aussi de sa direction. En particulier, si le champ électrique est dirigé dans un 'certain sens, suivant la petite dimen- . sion du corps, la conductibilité transversale de celui-ci est augmentée par rapport à ce qu'elle serait en l'absence d'un champ intérieur quelconque, mais si le champ électri- que est dirigé dans le sens opposé, la conductibilité trans= versale du corps est diminuée par rapport à la valeur qu'elle aurait en l'absence d'un champ quelconque.
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On comprend d'autre part qu'on a simplifié la description précédente, du fait que l'on a attribué les variations de conductibilité des corps semi-conducteurs décrits uniquement à la composante de champ électrique des ondes électromagnétiques. En réalité, les corps semi- conducteurs, dans les dispositifs des figures 2 et 5, sont également couplés, dans une certaine mesure, avec la com- posante de champ magnétique des ondes électromagnétiques, et cette composante exerce aussi un effet sur la conduc- tibilité de ces corps. Cependant, l'effet de la composante de champ électrique est primordial.
Les'dispositifs décrits précédemment ne sont que des exemples et il est évident qu'on peut imaginer, dans le domaine de l'invention, d'autres modes de réalisation qui diffèrent de ceux décrits par la forme ou les détails.
.Par exemple, dans les dispositifs de la figure 2 et la figure 5, il est possible de produire une modulation inter- mittente, c'est-à-dire une modulation par impulsions, en utilisant une composante de courant continu, qui est supérieure à la valeur pour laquelle les oscillations cessent dans la cavité 20 ou dans la cavité 62, suivant le cas, et en s'arrangeant pour que la composante de mo- dulation du potentiel appliqué extérieurement fasse osciller périodiquement celui-ci en dessous de la valeur mentionnée, de manière à induire des oscillations dans la cavité pen- dant que ce potentiel est inférieur à cette valeur.
Les signaux de modulation ne sont pas nécessairement des signaux de courant alternatif, mais peuvent être des signaux croissant par valeurs positives à partir d'un niveau de référence ou des signaux croissant par valeurs négatives à
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partir d'un niveau de référence. Dans tous les modes de réalisation, là ou les pellicules semi-conductrices doi- vent, pour être plus résistantes, être supportées par des organes sous-jacents, qui doivent être formes par une matière diélectrique dans le cas des dispositifs des figu- res 5 et 9. On peut également utiliser d'autres struc- tures à la place des lignes coaxiales et des circuits- bouchons décrits ci-dessus, pour accomplir les mêmes fonctions.