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"Dispositif photo-électronique*
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La présente invention ce rapporte aux dispositif#
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photo-électroniques du genre comportant@ tous une enveloppe
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opaques un élément de commande adapté à <'iM<ï'<r 4aft1 va circuit et k 1fanltotmtt de 18'AergL8 '1.otr1,. fft 'A.,,1, de rayonnement et un élément de o01 ahold3âi posé à et raycntsmtnaitt
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Des dispositifs de ce genre ont déjà été proposées notamment avec des éléments photosensibles du type photo- résistance dont les caractéristiques varient, comme on le sait, en fonction de l'intensité du rayonnement auquel ils sont exposée.
Ces dispositifs ont trouvé de nombreuses applications dans le domaine des commandes électriques et électroniques, par exemple comme amplificateurs, un circuit primaire ou d'entrée agissant sur l'élément de commande tan- dis que l'élément photosensible est Inséré dans un circuit de sortie dans d'autres applications oes dispositif. servent à la constitution de moyens de commutation, de cir- cuite logiques, d'oscillateurs, etc., etc..
La présente invention a pour objet certains perfec- tionnements tendant à améliorer considérablement les perfor- mances des dispositifs du genre considéré, tout en simpli- diant, d'autre part, leur fabrication et réduisant, par conséquent, leur prix de revient.
Selon un aspect de l'invention, l'élément photosen- sible est préfabriqué en continu sur une feuille ou bande plastique de support et découpé à la demande dans celle-ci pour tire fixé par collage par exemple, en regard ou autour de l'élément de commande.
Selon un autre aspect de l'inventiez une mtmosphère gazeuse est oonfinéa à l'intérieur de 1' enveloppe et l'élé- ment de commando comporte au moine une paire d'électrodes adaptées à créer une décharge luminescente dans la dite atmosphère.
L'élément photosensible sera, de préférence, une photorésistance.
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Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessine annexée dans le.quel' les figures 1 (a) à 1 (d) sont des vues en coupe de diverses formes de réalisation de la présente invention la figure 2 montre une forme de réalisation de l'élé- ment photorésistant selon l'invention, dans son état déroule ) la figure 3 est une vue fragmentée en coupe d'une autre forme de réalisation de la présente invention ; la figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de la présente invention ; la figure 5 est une vue en coupe prise selon la ligne 5-5 du dispositif montré à la figure 4 ;
la figure 6 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de la présente invention ; la figure 7 est une vue en coupe d'un tube indicateur qui est une variante de la forme de réalisation montrée à la figure 6 ; la figure 8 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de la présente invention..
En se reportant aux dessins, la figure 1 (a) montre la forme de réalisation de base que la présente invention peut prendre. Deux électrodes 1 sont placées dans une atmosphère gazeuse 5 contenue à l'intérieur d'une enveloppe en verre 6, l'ensemble formant ainsi un classique tube à décharge. Les électrodes sont reliées à un circuit de commande au moyen des connexions 2. A l'extérieur de l'enveloppe 6 est placé un élément photorésistant 3 qui sera décrit en détail en référen- ce à la figure 2. Cet élément est complètement enroulé au-
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tour de la surface cylindrique de l'enveloppe, de manière à exposer une surface maximale à la lumière produite dans le tube.
Deux connexions 4 relient les extrémités de la photo- résistance à un circuit d'utilisation, et un revêtement opaque entoure complètement l'ensemble, de manière à empêcher la photorésistance d'être influencée par toute lumière ambiante.
La figure 1 (b) est une vue en coupe transversale du tube prise selon la ligne 16-16 de la figure 1 (a). Elle mon- tre clairement la nature concentrique de l'élément photorésis- tant 3 autour de l'axe longitudinal de l'enveloppe de verre 6 et du revêtement opaque 7,
La figure 1 (c) est une coupe latérale partielle du tube, semblable à la figure 1 (a), et montre l'élément photo- résistant 3 d'une manière plus détaillée. Cet élément comprend une couche photorésistante 8 et un double réseau de bande. conductrices 9. le tout pouvant être déposé et imprimé sur une feuille plastique isolante, en Mylar par exemple. Une feuille support ainsi préfabriquée à plat peut être enroulée autour de l'enveloppe 6 en verre.
La disposition de la couche photo- résistante contre l'enveloppe de verre permet à la totalité de la surface photosensitive d'être illuminée.
La figure 1 (d) montre une vue en coupe d'une variante dans laquelle la photorésistance préformée sur une feuille plastique 10 a été enroulée sur la surface intérieure du revêtement 7., Cette disposition permet l'élimination de l'en- veloppe de verre.
La figure 2 montre l'élément photorésistant dans son état à plat ou déroulé. Le matériau photosensible 8 est d'abord déposé uniformément sur la feuille plastique 10 (non figurée),
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et les deux conducteurs 9 sont ensuite déposés soue la forme figurée, avec les éléments d'un des conducteurs imbriques entre les éléments de l'autre conducteur* Cette disposition connue en soi forme un groupement de résistance en parallèle*
Le dispositif ainsi décrit possède certains avantagea évidents :efficacité élevée et dimensions extrêmement petites* De plus, ce dispositif a d'autres caractéristiques intéressantes non évidentes et décrites ci-après.
Une de ces caractéristiques est le gain élevés dû au fait que la photorésistanoe entoure complètement la source de lumières et reçoit ainsi un pouroentage de lumière émise extrêmement élevé. La disposition de la photorésistance contri- bue aussi à une augmentation du gain par le fait que toute sa surface est exposée uniformément à la lumière émise*
L'élément photorsistant de la présente invention * * aussi la possibilité de travailler avec un niveau de puissance relativement élevé pire. que sort emplacement oontre la surface extérieure du tube permet une bonne dissipation de chaleurs Cette
possibilité est rehaussée quand le tube est -tenu dans des pinces ou brides métalliques de fixation du genre radiateur thermique qui peuvent donc venir au contact direct de la fouille support de la photorésistance.
Le fonctionnement des dispositifs montrés aux figure$ 1 (a) et 1 (d) est très simpla à comprendre* Un signal d'entrée ou de commande est appliqué aux électrodes 1 par leurs corme xiona respectives 2 et, quand la tension entre électrodes atteint le niveau appropriée la luminescence produite par
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l'ionisation du gaz illumine la photorésiatanoe 3 entraînant une diminution de la résistance de cette dernière. Cette diminu- tion est à la foie rapide et importante. Les connexions 4 re- lient l'élément 3 à un circuit approprié de manière que le changement de valeur de la résistance 3 conditionne la mise en oeuvre de ce oircuit.
Par exemple, la photorésistance 3 pourrait, d'une manière simple, être reliée en série entre une batterie et un petit moteur, de manière à fonctionner commeun interrup- teur*
Les dispositifs du type décrit ont été réalisée avec des dimensions très petites de l'ordre de 20 mm de long et 6 mm de diamètre. Ces ensembles fonctionnent avec une puissance d'en- trée inférieure à 20 mW et peuvent oommander sur une résistance de charge de 6 K # une puissance de 1,2 W à travers l'élément 3, soit en gain en puissance d'environ 60.
La résistance de l'élément photosensible montré à la figue 2 peut varier entre plusieurs distinct de mégohme au repos et quelques centaines d'ohms quand le gas est ionisé* On notera que la variation de résistance est relativement indépendante de toute légère varia- tion de la tension appliquée aux électrodes, parce que la lu- minescence produite dans le tube reste relativement constante pour une gamme considérable de tension d'alimentation.
Il est évident que l'ensemble ainsi décrit est composé d'éléments extrêmement durables de construction très simple, de sorte qu'il est très bon marché à produire et a une durée de vie élevée. On peut aussi compter que, si le tube est maintenu dans une pince jouant efficacement le rôle d'évacuateur de chaleur, il pourra travailler avec des niveaux de puissance plus élevés que ceux décrits ci-dessus.
Bn référence à la figure 3. une variante de réalisa-
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tion du dispositif de base permet à la photorésistance de passer brusquement de son état de haute impédance à ion état de basse impédance, en appliquant un signal de commande inférieur à celui qui est nécessaire pour l'amorçage des dispositifs de la figure 1 (a) ou (d).
Selon cette variante de réalisation, on maintient entre les électrodes principales 1 une tension constante inférieure à la tension d'ionisation du gaz, mais supérieure à celle néces- saire pour entretenir cette ionisation* Une électrode auxiliaire supplémentaire 20 a sa borne de sortie ll reliée à un générateur de signaux de commande. Le dispositif fonctionne ainsi à la manière d'un Thyratron à cathode froide, nécessitant un signal de commande très petit sur la borne 11 pour amorcer la décharge entre les électrodes principales l.
Le dispositif est ainsi capable de permettre un gain en puissance encore plus élevé que les dispositifs des figures l. et est capable d'être commandé directement par une source de signaux très faibles.
La forme de réalisation des figures 4 et 5 comprend un revêtement optiquement opaque 17 et une paire d'électrodes l.
Au lieu de la photorésistanoe unique des formes de réalisation décrites ci-dessus, il y a ici deux éléments tels que 3. dont chacun est optiquement associé avec une des électrodes, Chacune des associations électrode-photorésistance est séparée de l'autre par un écran 12. cptiquemnt opaque et électrqieument transparent.
Cet écran divise complètement l'sapace intéieur du revêtement en deux sections et peut faire partit intégrante dit ce dernier. On peut également l'arrêtrer à un niveau tel que celui indiqué en 12', de façon à ménager une communication entre les deux compartiments,
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Dans un tel dispositif lorsqu'on applique entre les électrodes 1 une tension alternative suffisante pour amorcer l'ionisation, la décharge luminescente est localisée en regard de l'électrode négative les photorésistances 3 sont ainsi éclairées alternativement à la cadence de la tension d'excita- tion des électrodes 1.
Ce dispositif, extrêmement simple, économi- que et de longue durée de vie est susceptible de nombreuses et diverses applications : indicateur de polarité, redresseur, modulateur, convertisseur de courant continu en impulsions, été*.
Dans la forme de réalisation de la figure 6, une série de cathodes 14 sont placées entre les branches d'une anode 13 à l'intérieur d'un revêtement opaque 12. On associe à chaque cathode un élément photorésistant 3 isolé optiquement des autres cathodes par les branches de l'anode 13 Cet ensemble peut servir comme élément logique, simple et bon marché, en reliant, de manière appropriée, les cathodes à des sources individuelles de signaux, et en reliant les éléments photorésistants entre eux, pour obtenir la fonction désirée. Par exemple, si les élé- mente 3 sont reliés en parallèle, l'ensemble peut servir de circuit "OU" dans un calculateur digital.
Une application spécifique de la forme de réalisation de la figure 6 .et montrée à la figure 7 dans laquelle tout les diamants 3 sont reliés en série entre une cathode suppléas taire ayant la forme du chiffre 5 par exemple et une source de tension négative 23 Chaque cathode 14 est reliée respecti- vement à une source de tension d'amorçage,
et l'anode 13 est reliés à la masses lia résistance totale des résistances 3 en série est telle que l'ionisation entre la cathode 16 et l'anode 13 ne peut se produire que si les quatre photorésistances sont
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éclairées par leurs cathodes respectives.
On peut donc constituer ainsi un circuit logique capa- ble d'afficher un nombre lorsque toutes ses entrées sont alimen- tées Une fenêtre en verre 18 est prévue pour permettre de voir la oathode 16 éclairée.
La figure 8 montre une variante de réalisation permet- tant une commande graduelle de la résistance de la photorésis- tanoe 19 en fonction de la tension de commande appliquée aux électrodes. Celles-ci comprennent dans ce cas, en regard d'une photorésistanoe 19 allongée, une anode 30 de petites dimensions et une cathode 31 de dimensions correspondant à celles de la photorésistance, la photorésistance peut être plate, comme in- diqué sur la figure 5, ou de révolution autour de la cathode, comme sur la figure 1.
Dans une disposition de ce genre, au fur et à mesure que croît la tension appliquée, la zone éclairée, d'abord loca- lia de au voisinage de l'anode, s'étend progressivement le long de la cathode jusqu'à recouvrement complet de cette dernière. La résistance de l'élément photosensible 19 varie dans ces condi- tions, en raison inverse de la tension appliquée entre les élec0 trodes.
Au lieu d'une disposition allongée selon une dimension, on peut aussi bien envisager une réalisation analogue à deux dimensions.
Selon un autre aspect de l'invention, on peut, dans tous les cas, prévoir l'association, aux dispositifs décrite d'une source permanente d'ionisation résiduelle de l'atmosphère gazeuse de l'enceinte : on peut, d'une part, faciliter ainsi l'amorçage de la décharge luminescente et, d'autre part, entre-
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tenir une certaine mobilité des porteurs de charge dans le semi- conducteur formant l'élément photosensibles Une telle source d'ionisation résiduelle peut être constituée, selon une forme de réalisation, par une source radioactive sous la forme d'une peinture intérieure par exemple, ou encore, selon un autre exem- ple,
par une inclusion de matière radioactive dans les matières de fabrication de la lampe à décharge ou de l'élément photosen- sible.
Selon une autre forme de réalisation, la source d'ionisa- tion résiduelle pourra être constituée en ajoutant une électrode auxiliaire du genre connu sous le nom de "priming électrode" dans les thyratrons à cathode, adaptée à entretenir une petite décharge auxiliaire.
Cette disposition additionnelle permet de maintenir la photorésistance à une valeur pas trop élevée au repos et de diminuer la constante de temps de réponse du dispositif.
L'invention n'est, bien entendu, pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites, qui n'ont été données qu'à titre d'exemple, mais en englobe au contraire les nombreu- ses variantes et applications qui apparaîtront clairement a l'homme de l'art.