Diode à cristal. La réalisation des diodes à cristal et leur réglage se heurtent à de grosses difficultés du fait. que des accessoires constitutifs, d'une ténuité extrême, doivent, assurer, sous une pression soigneusement déterminée, un contact ponctuel. C'est, avant tout, l'aiguille, assurant le contact. avec le cristal et sa liaison avec l'électrode extérieure qui pose les problèmes les plus ardus.
Les formes d'aiguilles, connues jusqu'à pré sent, sont représentées par les fi-. 1, 2, 3 et. 4- du dessin annexé au présent mémoire. Sur la fi-. 5, on a représenté le circuit. équivalent ou réseau schématique substitutif correspondant à une diode à cristal selon la fig. 1. Dans toutes ces réalisations antérieures, on -utilise un effet de ressort (voir par exemple fig. 1) pour obtenir la pression nécessaire de la pointe de l'aiguille sur le cristal afin de dé terminer un contact permanent, même en cas < le secousses mécaniques.
La masse matérielle du ressort doit donc être la plus petite pos sible pour réduire les forces tendant à pro duire un déplacement du contact sur la sur face du cristal ou une rupture de ce contact par soulèvement.
Afin de garantir une certaine fixité du contact sur le point central de la surface du cristal, on a parfois disposé le ressort autour d'un doigt ou ergot de guidage comme le montre la fig. 2. Pour éviter une déformation de l'aiguille sous la pression, le matériau constitutif de celle-ci doit être très résistant avec un coeffi cient de limite élastique 6 élevé. C'est. pour cette raison qu'on réalise souvent les aiguilles en platine ou en des alliages tels que Platine Beryllium, Platine-Iridiunt, Platine-Or.
Tandis que l'enveloppe extérieure des diodes (tube en Stéatite) et les électrodes d'amenée de courant peuvent être réalisées en grande série d'une manière simple, on ren contre des difficultés, pour des raisons bien compréhensibles, dans la fabrication des ai guilles. Il faut. se rendre compte que l'on est obligé de réaliser à la main de petits ressorts présentant 3 ou 4 torsions sur un diamètre de 0,085 cm pour des épaisseurs ou diamètres de fil < 0.01 cm.
Au point de vue électrique, on a constaté que, pour des longueurs d'ondes voisines des hyperfréquences, l'inductance de l'aiguille cor respondant aux formes représentées sur les Fi. 1 et 2 était très gênante. C'est pour cette raison que l'on a raccourci le fil de l'aiguille et que les ressorts destinés à des détecteurs employés dans la gamine des ondes centimé triques présentent. les formes esquissées au-.,# fig. 3 et 4. Les avantages électriques sont donc acquis au détriment de l'élasticité.
La présente invention a pour objet une diode à cristal à. contact ponctuel qui, s'écar- tant des techniques jusqu'ici en usage, permet. des réalisations en grande série assurant en même temps une constance remarquable des caractéristiques mécaniques tout en réduisant l'inductance qui rendait prohibitif, dans la. zone des hyperfréquences, l'emploi de certaines diodes établies suivant les dispositions anté rieures.
L'invention a pour objet une diode à cris i tal à contact ponctuel, caractérisée par le fait qu'entre la. pointe effilée de contact. et l'élec trode qui la porte est disposée une coupelle élastique à gradins. Cette coupelle peut, bien entendu, présenter dans les gradins successifs des solutions de continuité de la matière inté ressant un nombre plus ou moins grand de gradins (c'est-à-dire des échancrures), sui vant que l'élasticité ou la. souplesse recher chées doivent être pltus ou moins grandes.
Sur les fi;-. 6 à. 10 du dessin annexé, on a représenté, à. titre d'exemple, nullement limi tatif, un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 6 représente la diode en élévation, avec coupe de l'enveloppe.
La fig. 7 représente, à plus grande échelle, une coupe suivant, un plan vertical passant. par l'axe de la capsule à gradins, avec an- dessous la projection en plan.
La fig. 8 montre la capsule à gradins dans une de ses positions de déformation.
La fig. 9 est une vue en plan d'un flan découpé pouvant servir à réaliser, par em boutissage, la capsule ou coupelle de contact..
La fig.10 représente le circuit schématique équivalent de la diode.
Le principe de la construction de la cou pelle apparaît clairement sur la fig. 7. On réalise par emboutissage une petite coupelle cylindrique 1 à gradins 2 qui est ensuite soudée électriquement sur l'extrémité d'une électrode d'amenée de courant 3. Il suffit, par exemple après fixation de la coupelle 1 sur l'électrode 3, de rendre solidaire, par un procédé appro prié, une pointe très fine 4, au centre du der nier échelon.
On peut réaliser cette pointe 4 soit à part, en la soudant au centre du dernier échelon, soit en constituant au centre du dernier éche- lon un apport de métal approprié que l'on forme ensuite en cône très effilé. On réalise ainsi un organe de contact, ponctuel présen tant les avantages suivants: On a la possibilité de réaliser de tels organes par des procédés industriels appli cables à la production en grande série.
On obtient ainsi un centrage automatique et stable par rapport au cristal.
La diode présente une grande insensibilité aux chocs mécaniques.
L'inductance est. minimum grâce à quoi la fréquence propre du détecteur est nette ment augmentée.
On va . considérer, maintenant, la. ques tion d'élasticité pour un tel organe de con tact ponctuel et la comparer à l'élasticité des organes emplo@-és jusqu'ici pour réaliser le contact ponctuel recherché.
Dans le cas où l'on réalise le contact au moyen d'un ressort cylindrique classique (fig. 1), la valeur de la déformation se cal- eule d'après la formule:
EMI0002.0030
où f = valeur de la déformation en cm, 7r. - nombre de spires, r - rayon, d - épaisseur ou diamètre du fil en cm, P - pression totale exercée en kg, CT <I>=</I> module de torsion en kg/cm2. Si l'on fait le calcul pour un ressort, en platine, ayant les caractéristiques suivantes:
= 3, r = 0,034 cm, (7 = 0,01 cm, P = 1.10-3 kg, G =<B>7.</B> 1O5 kg/em2, on trouve l = 1. 1.10-3 em. (2) Dans le cas où l'organe constitutif est une coupelle à. --radins, la. valeur de la déforma tion peut. se calculer d'après une formule approchée déduite de la formule connue per mettant de calculer la déformation d'une pla que circulaire fixée par son bord.
On a adapté cette formule au problème envisagé ici, en supposant que la valeur de la défor- valeurs des déformations des plaques uni taires, constituant, respectivement, les gr adins
EMI0003.0003
mation <SEP> totale <SEP> est <SEP> obtenue <SEP> par <SEP> addition <SEP> des <SEP> successifs. <SEP> (3)
<tb> <I>f <SEP> -</I> <SEP> <B><U>0,217</U></B><U> <SEP> k3p</U>
<tb> r;
<SEP> - <SEP> p,75 <SEP> <I>r-- <SEP> r@ <SEP> 1n <SEP> r2 <SEP> @@ <SEP> .</I> <SEP> <B>......</B> <SEP> -j rn_,- <SEP> 0,75 <SEP> râ <SEP> <I>râ <SEP> 1n <SEP> rn <SEP> 1@@ <SEP> + <SEP> r"</I> soit, en considérant trois gradins:
EMI0003.0005
où f = valeur de la déformation en cm, P = pression totale exercée en kg, r1 = rayon du gradin le plus grand,
EMI0003.0007
= rayons des gradins intermédiaires successifs, rn = rayon de gradin le plus petit, h = épaisseur de la plaque utilisée, E = coefficient d'élasticité en kg/em2. A titre d'exemple nullement limitatif de l'invention, le calcul, à l'aide de la formule précédente,
donne pour la. déformation f, dans le cas d'une coupelle à trois gradins, le maté riau constitutif des plaques étant le nickel et la, coupelle étant établie d'après les données suivantes: P = 1. 10-3 kg ri = 0,2 cm r2 = 0,13 cm r3 = 0,06 cm h, = 2. 10-3 cm E = 2. 106 hg/cm2 une valeur égale à: f = 0,47. 10 3 (â) Cette valeur devient encore plus grande si l'on prend pour module d'élasticité E, celui du platine ou celui d'autres métaux.
Dans la formule précédente (3), on n'a. pas tenu compte du fait que f représente la déformation maxima au centre des plaques. Mais cette petite erreur est largement com pensée par le fait que les plaques ne sont pas pleines et que leur association constitue, en réalité, une sorte d'entonnoir formé d'une succession de cylindres creux, dont la défor mation sera supérieure à celle calculée d'après la formule mentionnée (3).
En outre, il faut considérer que les parois verticales se déplacent aussi sous l'ef Cet de la pression, comme on l'a montré sur la fig. R. L'angle a que fait, après déformation, la pa roi du gradin intermédiaire avec l'axe géné ral du système constitue une variable supplé mentaire augmentant la valeur initialement calculée pour f. La formule (4), obtenue en se basant sur une pression homogène au centre des plaques, ne peut pas être étendue au cas où<I>r2<U>></U> ri</I> ou<I>r3 ></I> r2, ce qui revient à dire que les relations<I>ri > r2</I> et <I>r2 > r3</I> doivent toujours être respectées.
Ceci correspond d'ailleurs aux nécessités mécani ques de réalisation.
Si l'on considère toutes les possibilités de déplacement des enveloppes cylindriques suc cessives, on pourrait également adopter .la for mule suivante
EMI0003.0025
Cette formule est applicable à une cou pelle à trois gradins de rayons r1, r2 et 'l'3, est déduite d'une formule plus simple valable dans le cas d'une plaque circulaire prenant. librement appui par sa circonférence sur un support et soumise à une pression uniformé ment. répartie à l'intérieur d'une circonférence concentrique plus petite.
En prenant pour les différentes grandeurs les mêmes valeurs que celles adoptées pour le calcul à l'aide de la formule (4), on obtient pour f une valeur de: f =0,92.10-3 (7) Cette valeur est supérieure à celle obtenue en prenant la formule (4). En réalité, le résultat sera compris entre ces deux valeurs tout. en étant. plus rapproché de la dernière.
On voit, en tout cas, que la valeur de la déformation n'est pas très différente de celle obtenue pour un ressort cylindrique. Il suffit de comparer les résultats (2), (5) et (7).
Il faut noter que les valeurs de E peuvent être avantageusement améliorées par l'emploi d'alliages, ce qui petit permettre d'envisager la diminution de la pression, élevée de 1 g qu'on a prise, dans les calculs ci-dessus, par analogies avec le cas des ressorts cylindriques du genre de la fig. 1 et qui est la valeur généralement adoptée dans le cas desdits res sorts, tout en conservant une valeur de f sen siblement la même. Un déplacement latéral, dû à des se cousses mécaniques, dont les plus néfastes se raient celles présentant une composante normale à l'axe vertical de la coupelle est, avec la diode décrite, beaucoup moins à craindre. Il n'y a donc pas d'inconvénients à réduire cette pression.
Une réduction de la pression dimi- nue en même temps la capacité électrique de contact entre pointe et cristal.
Dans le but d'améliorer encore l'effet d'élasticité de la coupelle-ressort, celle-ci peut être constituée avec des gradins segmentés conformément au schéma de la fig. 9.
Si l'on compare les réseaux schématisés substitutifs représentés sur les fig. 5 et 10 ,substitutifs correspondant respectivement à la diode à ressort (fig. 1) utilisé antérieurement et à la diode à coupelle élastique (fi-. 7), il y a lieu de signaler que. avec les symboles et les nota tions de ces figures, on a:
L a. L' Rt <I>\ R'</I> <I>CI ></I> C'1 <I>D</I> ._ <I>D'</I> CZ C'2 C3 x CI, R, R'P On voit donc que la diode selon la tig. 7 présente des propriétés électriques bien plus favorables pour travailler avec des hyperfré quences que les diodes connues.