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Dispositifs à l'état solide.
La présente invention concerne un nouveau dispositif à l'état solide fonctionnant à des températures voisines du zéro ab- solu, et en particulier, un dispositif à quatre bornes pouvant être utilisé comme élément actif pour des opérations d'amplification et de commutation dans des circuits électriques.
Certaines matières dites supra-conductrices ont deux états de résistance au par sage du courant électrique dans la matière, l'état normal et l'état supra-conducteur* A une température égale ou supérieure à la température critique Tc' un corps supra-conducteur se trouve dans son état normal et offre une résistance au passage du courant électrique. Au-dessous de cette température critique, le corps supra-conducteur se trouve dans son état supra-conducteur et
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n'offre plus de résistance au passage du courant électrique,
D'autres matières, dites matières normales, présentent un état normal et pas d'état supra-conducteur.
On sait qu'un corps supra-conducteur peut être commuté de son état supra-corducteur à son état normal en y appliquant un champ magnétique suffisamment grande en élevant la température du corps au-dessus de sa température critique T ou en faisant cir- culer un courant électrique suffiramment intense pour qu'il soit égal ou supérieur à un courant dit courant critique.
On sait aussi que certains assemblages métal-Isolant-métal à deux bornes présen- tent,à des températures voisines du zéro absolu, une résistance non linéaire quand un des métaux est supra-conducteur, et une résis- tance négative quand les deux métaux sont supraconducteurs. On peut; se reférer, par exemple, aux pages 147-148 et 461 à 466 de la Revue "Physical Review Letters", 5. Selon la théorie exposée dans ces écrits, un supra-conducteur a une bande d'énergie interdite pour les porteurs de charge normaux eu-dessous de la température critique Tc. Cette bande d'énergie interdite augmente lorsque la température diminue* Les électrons ayant une énergie plus faible que cette bande d'énergie sont couplés les uns aux autres et sont dits élec- trons supra-conducteurs.
Aux températures voisines du zéro absolu et inférieures à la température critique, il y a aussi une faible densité de porteurs de charge normaux d'origine thermique (des élec- et trons se trouvant au-dessus/des lacunes se trouvant au-dessous de la bande d'énergie interdite). Les porteurs de charge normaux ne sont pas couplés entre eux et peuvent percer un mince isolant élec- trique en contact avec le supra-conducteur. Les porteurs de charge supra-conducteurs ne peuvent pas percer un tel isolant.
Le dispositif de l'invention comprend une première région (ou émetteur) en une matière choisie dans un groupe de ma- tières normales et supra-conductrices, une deuxième région (ou base) en un supra-conducteur séparé de la première région par une première couche mince électriquement isolante, et une troisième
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région (ou collecteur) en une matière faisant partie du groupe des matières normales et supra-conductrices, cettetroisième région étant séparée de la deuxième région par une deuxième couche Rince électriquement isolante. Les couches isolantes ont une épaisseur (dimension transversale de la section transversale) telle que les porteurs de charge normaux puissent les percer.
Les cou- ches isolante ont, de préférence, une épaisseur allant de 6 à
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100 anstrt5us. Les régions sont, en outre, liées entre elles de telle façon que la deuxième région ait une bande d'énergie im- terdite plus grande que celles de la première et de la troisième régions. La première et la troisième régions ont, de préférence, en substance la même bande d'énergie interdite qui peut se réduira à zéro.
Lorsque la première et la troisième régions sont en des
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matières normales,celles-ci n'ont pas de bandes d'énergie inturci.- tes et satisfont donc aux conditions précitées) Les dispositifs
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de l'invention fonctionnent à des températures oh le Dupra-c*r449-- teur ayant la plus petite bande d* énergie interdite Ast supra-con- ducteur .
Selon un mode de fonctionnement, les trois régions sont supra-conductrices. On applique à la troisième région une tension de polarisation Vt relativement à la première région, 'de façon qu'un courant de sortie It de porteurs normaux circule par un chemin traversant les couches isolantes et la région de base ainsi qu'un circuit de charge extérieur relié à la première et à la troisième régions, dans lequel le courant de commande Is est 0,
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la courbe 1t-vt comportant une région à résistance négative pour une certaine gamme de tensions. Quand on augmente le courant de commande I$, cec& -a pour effet d'étendre la région à résistance négative de la courbe .1-V, et la résistance négative eut com- mandée par l'amplitude du courant de commande transversal.
Le dispositif peut donc être utilisé comme un amplificateur ou comme
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un commutateur qui est commande par le courant de con.,4un,le trans- versal composé de porteur.: supru-conducteurs.
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Selon un deuxième mode de fonctionnement, la deuxième région est supra-conductrice tandis quela première et la troisième réglons sont soit en des matières supra-conductrices, soit en des Entières normales. Un courant de sortie Is composé de por- teurs de charge supra-conducteurs circule par un chemin allant, dans la deuxième région, longitudinalement de la première à la troisième régions ainsi que par un circuit de charge extérieur.
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Une tension de commande V, est appliquée à la première et à la troisième réfions de façon que les électrons normaux soient in- jettes d'une des régions dans la deuxième région et que dos trous normaux soient injectés de l'autre région dans la deuxième région.
Cette injection de porteurs de charge normaux; dans la deuxième ré- pion abaisse en fait la température de transition de la deuxième région et annule la supra-conductivité de la deuxième région.
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En r4glart convenablement la tension dr commande V. on arrête l'injection de porteurs de charge normaux dans la deuxième région de sorte que les porteurs injectés se recombinent dans la deuxiè- me région et rétablissent la bande d'énergie interdite. Par con- séquent, la tension de commande Vt est utilisée pour établir ou supprimer l'état de supra-conductivité dans la deuxième région, ce oui permet de régler l'intensité du courant de sortie circulant dans le circuit de charge. Le courant de sortie Is composé de porteurs supra-conduc teurs peut être une réplique du courant injec-
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té se composant de porteurs'norrzux.
Il y a gain de courant du fait que le courant de sortie dans le circuit de charge est plus
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prf.nd que le courant injecté dans le circuit de commande.
Une description plus détaillée d différentes formes d'e:: 'cut1on de l'invention est donnée ci-après avec référence aux dessins annexée, dans lerquels: la fig. 1 est une vue en partie schématique et en par-
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tie en coupe d'une pr<#ëf<g forme d'exécution de l'invention.
Les fil;ures .211 et 2b donnent des graphiques de niveau
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d'énergie facilitant la compréhension du premier" mode de fonction-
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nement du dispositif de la figure 1,
La figure 3 est un groupe de courbes I-V du dispositif de la fig. 1 correspoldant à deux conditions, celle de l'absence d'un courant de commande et celle delà présence d'un égarant de commande.-
La figure 4 est une vue en partie schématique et en par- tie en coupe d'une deuxième forme d'exécution (le l'invention.
la figure 5 est une vue en partie schématique et en partie en coupe d'une troisième forme d'exécution de l'invention, et la figure 6 est un graphique donnant des niveaux d'énergie et facilitant la compréhension du second mode de fonctionnement ,du dispositif de la figure 5.
Sur les différentes figures, les marnes éléments portent les mêmes références*
Une première forme d'exécution, représentée à la figure 1, se composé de plusieurs couches voisines disposées dans l'ordre suivant :une première région ou'émetteur 21, une première couche électriquement isolante 23, une deuxième région ou buse 25, une deuxième couche électriquement isolante 27 et une troisième région ou collecteur 29. L'émetteur 21, la base 25 et le collecteur 29 sont enune matière supra-conductrice. On supra-conducteur est caractérisé en ce qu'il présente, au-dessous d'une température cri- tique Tc, une bande d'énergie interdite autour d'un niveau de Ferai.
Cette bande d'énergie interdite augmente quand la tempéra- ture diminue et ceci jusqu'à une valeur maximum de 2E aux environs du zéro absolu. D'une façon générale, plus haut* est la tempratu- re critique, plus grande est la bande d'énergie interdite maximum, Certains supra-conducteurs appropriés ainsi que leurs bandes d'éner- gie interdites maximumcalculées et leurs températures critiques sont donnés au Tableau, à la fin du mémoire.
L* émetteur 21, la base 25 et le collecteur 29 sont re- liés entre eux d'autre part de telle façon que l'émetteur 21 et le collecteur 29 soient des supra-conducteurs qui ont la même
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bande d'énergie interdite ou environ , Le supra-conducteur de la base 25 a une bande d'énergie interdite plus grande que celles des supra-conducteurs constituant 1 Metteur 21 et le collecteur 29. Ces considérations n'ont qu'une valeur relative de sorte qu'on peut choisir n'importe quelle entière du tableau I pour n'importe laquelle des régions, à condition que la bande d'énergie interdite de cette région ait une dimension, par rapport à celles des autres régions, satisfaisant la relation précitée.
La première couche isolante 23 et la deuxième couche isolante 27 peuvent être de l'oxyde d'aluminium que l'on obtient
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par oxydation de l'aluminium --étallique, ou du bioxyde de silicium que l'on dépose par évaporation, ou encore une matière organique cornue le stéarate de baryum ou de chrome que l'on dépose par adsorp- tien sur la surface d'une des régions. Les deux couches isolantes 23 et 27 doivent être suffisamment épaisses pour empêcher le passa- ge des porteurs de charge supra-conducteurs tout en étant assez min- ces pour permettre un percement appréciable par les porteurs de charge normaux. D'une façon générale, les couches isolantes doi- vent avoir une épaisseur en substance uniforme allant de 6 à 100
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anstrt5ms.
Les couches isolantes 23 et 27 doivent, en outre, être exeaptes de piqûres et d'autres discontinuités afin que le pas- sage des porteurs de charge soit en substance uniforme. Les épais-
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seurs allant de 10 à 30 anestrôms constituent un choix d'épaisseur raisonnable. Dans le cas du stéarate de uaryum, la couche est con- stituée par une pellicule monomoléculaire ayant une épaisseur
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d'environ 40 à 60 anpstroas.
La région émettrice 21 et la région collectrice 25 doivent avoir une épaisseur de 10.000 enfstrCras ou toute autre é- paisseur plus grande convenable, L'épaisseur de la base 25 située entre l'énetteur et le collecteur doit être inférieure à une lon- gueur de diffusion de porteurs de charge normaux. L'épaisseur de la base doit aussi être inférieure à la profondeur de pénétration de London (environ 500 argsteeme) afin que la densité de courant
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: transversal soit grossièrement uniforme dans toute l'épaisseur de ' la base. Des épaisseurs de bise comprises entre 50 et 200 angstrOms ' se sont avérées satisfaisantes.
Le dispositif est symétrique par rapport à la base et lesfonctions de l'émetteur et du col- lecteur peuvent être interverties. Comme la figure 1 le montre, l'émetteur peut aussi être considéré comme la cathode ou l'inec- teur d'électrons, et le collecteur 29 peut aussi être considère cornue l'anode ou l'injecteur de trous.
Une connexion émettrice 31 est appliquée à l'émetteur 21 et une connexion collectrice 33 est appliquée au collecteur 29.
Deux connexions de base 41 et 43 sont appliquées à la la se 25. Les connexions de base sont disposées le long d'un axe et déterminent les extrémités d'un chemin de courant pour des porteurs de charge supra-conducteurs transversaux par rapport à l'épaisseur de la ba- se 25. L'émetteur 21 et le collecteur 29 déterminent les extré- initia d'un chemin de courant pour des porteurs de charge normaux traversant les couches isolantes et la base transversale par rapport au chemin de courant pour les porteurs dit charge supra- conducteurs. Les différentes connexions 31, 33, 41 et 43 établis- sent des contacts non redresseurs à faible résistance avec: les ré- gions correspondantes.
Une première batterie 37 et une charge 39 sont reliées en série avec la connexion émettrice 31 et la connexion collectri- ce 33 dans un circuit de charge 35, Une deuxième batterie 47 et une source de signal 49 sont reliées en série avec la paire de connexions de base 41 et 43 dans un circuit de commande 45.
En fonctionnement, le dispositifest placé dans un cryostat 51 ou un autremoyen pour maintenir le dispositif à une température voisine du zéro absolu et inférieure à la température à laquelle le supra-conducteur ayant la plue petite barde d'énergie -interdite est supra-conducteur. La température critique de l'é- metteur 21 et du collecteur 29 doit titre Incrément (de 10 à 30%) plus élevée que la température de fonctionnement du dispositif,
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@ afin qu'il y ait un nombre appréciable de porteurs décharge nor- maux durs l'émetteur et le collecteur.
La température critique
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de la base 25 doit être suftiamreent supérieure à la température dû forct1oreent pour qu'il y ait un nombre nég11ceble de por- teurs de charge norouux duns la base en condition d'équilibre ther- mique. Courte la figure 1 le montre, le cryostat 51 maintient le dispositif à la tenpérature de fonctionnement inférieure à la tem- pérature critique de l'émetteur 21 et du collecteur 29.
Le cryos- tat 51 peut comporter, par exemple, un récipient thermiquement iso- lant et un réfrigérant, par exemple un bain d'hélium liquide, ain- si qu'un moyen pour évaporer l'hélium liquide dans le voisinage du dispositif. De façon typique, le dispositif fonctionne au point
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d'ébullitimt de 1' hélium liquide ou près de celui-ci. On utilise aussi un cryostat 51 ou un autre moyen semblable dans les formes d'exécution des figures 4 et 5.
Quand le dispositif se trouve à sa température de fone-
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ttC/nuel110nt basse, l'émetteur 21, la base 25 et le collecteur 29 sont supra-conducteurs La figure 2a montre larelation entre le:! niveaux d'éw:I't'1e des réglons supra-conductrices du dispo- sitif en l'absence de polarisation. Le niveau de Feinai est re- présenté par la ligne en traits interrompus 61 dans l'émetteur,
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p&r lu "11fDe 67 dans la base, et par la ligne 73 dans le collec- teur} il se situe au même niveau d'énergie dans tout le disposi- tif et environ à mi-cnemin de chaque bande d'énergie interdite.
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L'r:::etteur 21 présente une bande d'énergie interdite zou entre le bord supérieur 63 d'une bande inférieure et le bas 65 d'une ban- de gup!rieure. La buse 25 présente une bande d'énerìe interdite 1)luz nr:.r.de 2Eob entre le bord supérieur 69 d'une baude inférieure et 1-- bris 71 , un e1;m!.de supérieure; ces niveaux sont utilisés corme rivew. de r3f6rt:ûce lors 0.<:1 la description, donnée ci-après, du fonctionnement du dispositif. Le collecteur 29 présente une banc'* C:',:a.:r[1.t; ijvtfcrdite 2ï,oc entre le bord supérieur 75 d'une b,-TH!': inférieure et 1" bas 77 d'une bande supérieure. Lova et 1" 'ou ont en t1.tb1':tcncf' la ame vt.l<3ui".
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La figure i peprésente aussi p.e dispositif dans un cir- cuit prévu pour un premier mode de fonctionnement. L'éditeur 21 est polarise négativement et le collecteur 29 est polarisé positi- vement par rapport à la buse 25. Comme la figure 2b le montre, lorsque l'émetteur 21 est polarisé négativement par rapport 4 la base 2(, les niveaux d'énergie 63 et 65 remontent par rapport aux niveaux d'énergie 69 et 71 dans la ense 25. Quand le collecteur 29 est polarisé positivement par rapport à la base 25, les niveaux d'énergie 75 et 77 du collecteur descendent par rapport aux niveaux d'énergie 69 et 71 de la base.
Lorsque l'émetteur 21 et le col- lecteur 29 sont pol&risés comme représenté à la figure 2b, des é- lectrons normaux sont injectés de Il'émetteur 21 dans la base 25 et sont extraits de la 'base 25 ou recueillis par le collecteur 29.
Simultanément, des trous nor;aaux sont injectés par le collecteur 29 dans la base 25 et sont recueillis de la base 25 par l'émetteur 21. L'injection d'électrons normaux et l'extraction de trous normaux s'effectuent à l'aide de porteurs normaux qui percent la. première couche isolante 23. Einjection de trous normaux et' l'extraction d'électrons normaux s'effectuent aussi à l'aide de porteurs normaux qui percent la seconde couche isolante 27. L'en- semble du courant électronique normal et du courant de lacunes normal constitue le courant de charge It. L'amplitude du courant de charge It traversant le dispositif est fonction de la tension de polarisation Vt, comme la courbe 55 de la figure 3 le montre.
Quand la tension de polarisation Vt augmente à partir de zéro, en substance aucun courant ne passe aussi longtemps que la ten- sion n'atteint pas une valeur 2 (Eob - E oa) au-dessus de laquel- le de? électrons normaux percent de l'émetteur vers la base et 'des trous normaux percent du collecteur vers la base. Conformé- ment à la théorie de la supra-conductivité, le bas de la bande de conduction ou bande supérieure des électrons normaux et ].il, haut de la bande de valence ou bande inférieure des trous normaux se présentent partout sur la sphère de Ferai avec un écart de moment
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plutôt qu'en ùi point ou en un nombre fini a points à écart de moment cotsae dans le cas d'un semî-conducteur ou d'un isolant.
Il en
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recuite qu'il zut (l'une infinité de densités d't'tata admis pour les porteurs de Cl1:1:rgl nor:J\4u::c sur le bord des bandes* Quand la ten- sion de polariratkon V t ezt rendue supérieure in liab - Boa)J il
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y a '..oins d'états dans la hase 25 vers lesquels .Le: porteurs dé
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cierge du bord opposé de la barde peuvent percer. A ce f.10;JCntl le courant de charge I,t diminue quand la tension de polarisation Yt aUt-mente, ce qui donne la région caractéristique à résistance
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négative. Quand la tension de polarisation est supérieure à 2
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(E Ob + Eoa )e des trous peuvent être injectés dans la bande infé-
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rieure admise d l'émetteur 21 et des électrons peuvent être in-
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Jectés dans la bande ad.5iaa supérieure du collecteur 29.
Le cou- rllnt de charge it augmente de nouveau avec la tension. La courbe 1-V a une symétrie inversée autour de l'origine (c*est*à-dir0 qu'une
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inversion de la polarité de la polarisation inverse le courait;)
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=1 c...U"' de la sj"'.!lé\.rie entre le-* électrons et las trous.
Quand un courant de coiuaknde Ig composé de porteurs
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de cargos supra-conducteurs circule dans la base 25 en suivant un
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chemin entre les contacts de base 41x 43 ettrafC/ersalesient au chemin des porteurs de charge norwux allant, dns la buse 253 de l'émetteur 21 au collecteur 29 ainsi que dann le circuit de com- manie extérieur 5, le courant de cOI:l.':1linde supra-conducteur trans- versal 18 -Il pour effet d'étaler l'infinité des densités d'états sur le bord des bandes dans- la base 25.
Cet ét&lexent se produit dans une gamme d'énergie PtYo'OÙ pr est égal au moment au niveau de Fermi et vo est égal à la vite-Ne de glissement des électrons
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supra-conducteurs transversaux Cet étalement provient de ce que le seuil de polarisation déterminant le percement de porteurs nor- maux dans une direction donnée est fonction de cette direction chaque foin qu'il y a un courant supra-conducteur transversal fini. Cet
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ertslextent est représenté à la figure 2b par la partie doublement '&4.*"churée de la base 25 qui est délimitée par les lignes 71*-71*
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de la bande supérieure et par Ift'3 lignes 69-69' de la bande infé-
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rieure.
De ce fait, la région à résistance négative de la courbe
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It-Vt s'étend, .... co!1.lr.te représenté par la courbe en traits interrompus
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57 de la figure 3. Par conséquent, la région à résistance négative
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de la combe peut être réglée par le courant de comriande :lupra-C:lJ'X1uc1
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teur transversal 1 . Cet effet est important pour des courants sur. pra-corducteuru transversaux plus petits que le courent critique de la base 25, Cette importance est due à ce que le courant de coTC" de transversal 1. annule la supra-c4r.duativité de lu b.s quand ro est égal à E0Vpjf.
Le courent de commande supra-conducteur es
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de la base est, de préférence, assez petit pour réduire minimum
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les effets magnétiques du courant (c'est-à-dire le :oupl; anagnétl- que entre la base 25 et l'émetteur 21, et entre la base 2f' et le col- lecteur 29). Ceci s'obtient de préférence en donnant, à la buse 25., une épaisseur comparable ou inférieure à la profondeur deldnétration de London (environ. 500 &Bf,str8ms), 1. fout effet de, champ magnétique dans l'éattteus1 21 et
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le collecteur 29 ainsi que dans leurs contacts correspondante 31 et
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33 peut tre réduit en donnant à l'émetteur 21 et au collecteur 29 des épaisseurs supérieures à la distance de cohérence -de Plpp4.rd.
Pour la plupart des supra-conducteurs cette distante car*et4ris- tique est de l'ordre de 10.000 ,ristrt5ts. Il est à reroircuer que c'est la densité du courant de comaand supra-conducteur de la base 25 qui détermine l'amplitude du courant'à porteurs iiormaw danse base 25e et non le courant supr-cotuc'teur total de la base 25.
Per conséquent, quand on diminua l'épaisseur de la base 2e,, on aug-
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Mente le gain en courant du dispositif.
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Le gain en courant (Ju dl.psr,tit est dû . ce .u,'an peut utiliser un courant supra-conducteur Ig nlctiveraent 3 ;tit pour cota-
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frauder un courant à porteurs normaux It important. On peut obtenir
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un gain de puissance .:r;s e dispositif >fxcca qu'à c5t: ca. en courant, il y a aussi une impudence pi.u: grande dans le circuit do . charge eue ne ne la circuit c ca.::caLzx e. ,
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La firure 4 est une vue en plan d'une deuxième forme
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d'exécution de l'invention.
Celle-ci est, pour lu majlure partie, semblable à la pr:r.1ère forme d'exécution du point de vue struc- turel et, dure, les deux cas, lef: ternes l.J1ents portent les %4mes r tf-'rences. 1 Le dispositif de la figure 4 comporte un support élec-
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triquement isolant 81 ayant lu forme d'un carré, en verre au boro-
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il1c1.te :'aI' exemple. Différentes paires C1è con!1x1ons d'électrode
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en p3fi tinfe rétallique 311 33, '4-!- 43 adhèrent ui support 81 sur une petite nnpe:r!1cie près de chaque bord ei. support ';1.
De tellus con- n--xioyi5 peuvent être réalisées en dpoant, sur la surface de contact U:.(! peinture ci* platine ou un 1'':::::11''.± te de platiné, le support 81 é- tant ensuite porté à environ 00"C, en pr4p6n<'e de la peinture de #unière ?? volatiliser 14 r:..... tièrv o1Fanir,ue et à f..re adhérer le pla-, tine :.Kt;.12ique..
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Dans cette fonce d'6'x'''cution, un Metteur en aluminium 21 ayant la forme d'une lamelle d'une liri eur d'environ 0,25 mm Qt a un 'ct.;:cetar a environ 300.000 r:.,:tlltu, relie et recouvre 1t: connexions d'électrode 31 sa trouvant 1. c:es f:o"mets opposes du ct-rré coi.stitué zur le support. Orke telle électrode en aluminium peut entre produite eridél)o!!ant pa.r évaporation de l'aluminium Métal- lique sur 3e support Hl pourvu d'un cache approprié. On crée une première couche isolante 23 sur l'électrode duettrice 21, en contact avec celle-ci. La première couche isolante 23 est obtenue ear oxy-
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da.nt lu surface de 1' a3.u.:iniu:n de l'enetteur 21, par exetaple en expo- r.r., if; t.i=trl à if "ir. La rtie oxydée consiste en une couche ditxd
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tie .'luviniu.u' Gyani une épaisseur n'm.vixon 20 a 40 arx;stri5ns.
La couche isol&ute 23 constitue un isolant Electrique que les porteurs de ('!..1<rt:e électrique r.or.ur. .cuvent gercer :.in qui arrête le pas- :n:e 'le i)orto..ü'!J $1J,l'!...-(',.r.ductC1..lrs. L4 couche isolante 23 peut aus- i ?tre z.ui:e ,''''1' oxj dation chiaiquc ou :1 t:ctroJ.ytique cl0 1'éwctttur, li o 1:; ,ecEric:u:: cl.iL'li.':1.1e::: f;Ol.t .driw:.. 1, r&'.iëre cou- cn.'; i,-3lû.ftt& 23 ut. t. J.:r.CC1:e Stre rú1.i !;:e un déposant pur ï'v .pora- tien ou 10 ou :ju SiO2.
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Une btuo on plomb nJtall1que 29. ayant la forme d'une lamelle, d'une largeur d'environ Oe375 !nr.1 et un): tisseur d'environ 50 anrstrims, relie et recouvre les connexions di tx.se 41 et 43 La lamelle 25 croise et -touche la couche, isolant** 23. Uir.e tr:ll1 électrode en plomb peut être produite ibn déposant par éVllpor1.ti<m du plomb métallique :sur le support 81, pourvu d'un cache approprié On crée une couche isolante 27 qui recouvre la te se &5, er contact ;lvec celle-ci. Dans la présenta forme d'exécution, cette seconde couche isolante 27 est obtenue en oxydant la surface du plomb dit la
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base 25 de Manière à obtenir due l'oxyde de plomb, par exemple pts.r oxydation chimique.
La partie oxydée de la seconde couche isolante comsiste essentiellement en de l'oxyde de plomb ayant une épaisseur
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d'environ 20 à 40 an,strt5ms.
Une électrode collectrice en aluminium métallique 29, ayant la forme d'une lamelle d'une largeur d'er.viron 0,25 mm et
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d'une épaisseur d'environ 10.000 angstrocts, relie et recouvre les connexions d'électrode 33. La lamelle d'électrode 29 croise et touche la couche isolante 27. Le collecteur 29 peut Être pro- duit l'aide des mêmes techniques que pour l'émetteur 21, par exem- ple en déposant par évaporation de l'aluminium métallique sur les couches précédentes, et le support 81 qui ont été pourvus d'un cache approprié, La base 25 recouvre l'émetteur 21 et le collecteur 29 recouvre la ht se 25 dans une région commune prèsdu centre du supporta 81.
La forme d'exécution de la figure 4 est reliée aux cernes
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circuits de charge et de coaandeque dans le ces de la première forme d'exécution et avec des connexions identiques pour l'émetteur, la base et le-,collecteur cornue indiqué, ces connexions d'électrodes ayant les références 31, 33, 41, 43. Comme la figure 4 le montre, la deuxième forme d'exécution peut fonctionner selon le premier mode de fonctionnement déjà décrit avec référence à la première for- me d'exécution.
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La figu'e 5 représente une troisième forme d'exécution de l'invention pouvant fonctionner selon un second mode de fonc- tionnement. La première et la deuxième formes d'exécution déjà décrites peuvena aus?i fonctionner selon ce second mode de fonc-
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tionnenent. Celui-ci utilise un circuit de charge relie* aux cor.r.exiorxs da 1)use 41, 43 et un circuit de commalxle relié uux con- nexions ..1ettr1cu 31 et collectrice 33, celles-ci infectant de for- tes densités de porteurs normaux dans la base 21 pour supprimer la upr;...co:rdoo ti "1 té dans la buse.
Le dispositif représente à la figure 5 est identique
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à celui de la figure 1 snuf que 1' émetteur 21' et le collecteur 29' sont en des Matières normales, Les relations d'énergie des différentes rSgio!1$ du dispositif sont représentées à la figure 6.
Ces'relations représentées à la figure 6 sont identiques à celle représentées à la figure 2a eau± que la région émettrice 21' et le collecteur 29' n'ont x>bs de bande d'énergie interdite puisqu'il $'agit do matière nor:n;;.le. Au contrbire, 1* dcetteur 21' et le collecteur 29' présentent des niveaux de Ferai respectifs 61' et 73' (voir figure 6) indiquant le niveau d'énergie correspondant
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à une proba1dlité d'existence de porteurs de charges libres de 50.
La figure 5 représente aussi un circuit de charge35' qui contient une source de tension dE! polarisation 67' et une
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charge 39' qui sont connectées en série aux connexions de I)t%se 41 et 43. Un circuit de co.:.nie 45". contenant une source de ten- sion de polarisation 47' et une source d tension de signal l,' re- liées en série, est connecte entre 1 connexion érettrice 31 et la connexion collectrice 33.
En fonctionnement, en l'absence de polarisation et de
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signal sur les connexions ù...ett 1'1co 31 et collectrice 33, un cou- ruât supra-conducteur circule jans la buse 2$.Quand un signal de la source 49' ci;et appliqua, avec une polarisation appropriée de la batterie 47', entre les connexions émettrice 31 et collée- trice 33, des électrons normaux sont injectés de l'émetteur 21'
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dans la base 25 et des trous normaux sont injectez du collecteur 29' dans la base 25. Quand la concentration en trous et élec- trons injectes augmente, la bande d'énergie interdite de la base 25 se rétrécit, ce qui provoque une plus forte injection de por- teurs normaux.
Au-dessus d'une tension de seuil, une densité suffisante de porteurs normaux est injectée dans la¯ base pour que la base 25 soit commutée à son état normal. A ce moment, une , impédance supplémentaire est introduite dans le circuit de char* ge, ce qui réduit le courant dans ce circuit de charge. lorsque ,1'injection de trous et d'électrons normaux est rédmite, par exem- ple en réduisant la tension de commande, la base 25 revient à son état supra-conducteur. En conséquence.. on utilise La tension de commande pour régler l'amplitude du courant circulant dans le cir- cuit de charge.
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TABLEAU
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8onru-ecnd c Tc * nan-ie d$4nergie i er- aitp (T = 0) (uillivolt)
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<tb> Technetium <SEP> (Te) <SEP> 11,2 K <SEP> 3,4
<tb>
<tb> biobium <SEP> (Nb) <SEP> 8,7 <SEP> 2,6
<tb>
<tb> Plomb <SEP> (Pb) <SEP> 7,2 <SEP> 2,7
<tb>
<tb> Lui:thane <SEP> (La) <SEP> 5,4 <SEP> 1,6
<tb>
<tb> Vanadium <SEP> (V) <SEP> 4,9 <SEP> 1,5
<tb>
<tb> Tantale <SEP> (Ta) <SEP> 4,4 <SEP> 1,3
<tb>
<tb> Mercure <SEP> (Hg) <SEP> 4,2 <SEP> 1,3
<tb>
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Etain (Sn) . 3,7 Il 1,1 Iridium (In) z 3,4 1,1
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<tb> Thallium <SEP> (Tl) <SEP> 2,4 <SEP> 0,7
<tb>
<tb> Rhénium <SEP> (He) <SEP> 1,7 <SEP> 0,5
<tb>
<tb> Thorium <SEP> (Th) <SEP> 1,4 <SEP> 0,4
<tb>
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Aluminium (A1) ISA 033 G111um (osa) 1,1 0,3
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<tb> Zine <SEP> (Zn) <SEP> 0,9 <SEP> 0,3
<tb>
<tb> Uranium <SEP> (U) <SEP> 0,8 <SEP> 0,2
<tb>
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0r.:::
1urn (Os) ' 0,7 0,2
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<tb> Zirconium <SEP> (Zr) <SEP> 0,6 <SEP> 0,2
<tb>
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Ctld:.1iw'I (Cd) 0,6 0,2
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<tb> Ruthénium <SEP> (Ru) <SEP> 0,5 <SEP> 0,1
<tb>
<tb> Titane <SEP> (Ti) <SEP> 0,4 <SEP> 0,1
<tb>
<tb>
<tb> Hafnium <SEP> (Hf) <SEP> 0,4 <SEP> 0,1
<tb>
@ (bande d'énergie interdite à T = 0 mesurée par percement de
Pb, Sn, Ir. et Al. Poux* d'autres métaux, elle est supposée
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tre 3,5 kTcl où k = O,OS6 illivolts/decr6 = constante de jjol tzmhr,n) .