CH346048A - Dispositif pour la mesure du pourcentage d'humidité contenue dans une matière semi-conductrice - Google Patents

Description

  
 



  Dispositif pour la mesure du pourcentage d'humidité
 contenue dans une matière semi-conductrice
   I1    est bien connu que la résistance électrique d'une matière semi-conductrice varie, d'une part, avec le pourcentage d'humidité contenue dans cette matière et, d'autre part, avec le courant électrique traversant cette matière.   I1    devient donc impossible d'appliquer pour la mesure de la résistance d'un semi-conducteur les mêmes lois et règles établies pour la mesure de la résistance électrique d'un conducteur.



  De ce fait, toute mesure du pourcentage d'humidité contenue dans une matière semi-conductrice se basant uniquement sur la loi d'Ohm pour la mesure de la résistance de cette matière conductrice est automatiquement fausse.



   Le courant électrique traversant un conducteur est constitué par un  flux   d'électrons  ,    tandis que dans un semi-conducteur le courant est transporté par un        flux   d'ions .    Ces ions, placés en groupes polaires dans le semi-conducteur, se déplacent et se regroupent selon les caractéristiques chimiques de la matière composant le semi-conducteur. Ils permettent de ce fait le passage du courant d'un groupe d'ions à l'autre et déterminent ainsi la conductibilité ou la résistance du semi-conducteur.



   Dans le cas de la mesure du pourcentage de l'humidité contenue dans une matière semi-conductrice, seuls les ions d'oxygène et les ions d'hydrogène sont intéressants, les premiers se comportant comme des conducteurs et les seconds comme des résistances.



   Pour permettre le regroupement convenable de ces groupes d'ions d'oxygène et hydrogène lors du passage du courant et pour obtenir des mesures valables, il faut que la tension appliquée pour la mesure soit inversement proportionnelle au courant traversant la matière semi-conductrice.



   Le dispositif selon la présente invention a pour but de permettre la mesure du pourcentage d'humidité contenue dans une matière semi-conductrice, en évitant en même temps toutes les erreurs possibles dues à une variation des éléments constituant l'ensemble de l'appareil. Ce dispositif peut être également utilisé comme mégohmètre ou tout autre appareil de mesure employant des oscillateurs à transistors servant de convertisseur de courant continu pour l'alimentation des circuits de mesure en haute tension.



   La figure unique du dessin représente, à titre d'exemple, le schéma électrique d'une forme d'exécution du dispositif selon l'invention.



   Le dispositif représenté comprend un transistor 1 qui fonctionne en oscillateur basse fréquence, et un transformateur 2 à noyau permet d'élever cette tension basse fréquence, qui est ensuite redressée. Le montage de ce convertisseur comporte un condensateur 3 de forte valeur pour le découplage d'une batterie 4 alimentant le collecteur du transistor 1. Une résistance variable 5, avec un condensateur 6 en parallèle sert de réglage pour l'excitation du transistor 1 sur son circuit de base. Une résistance de démarrage 7 est connectée par un commutateur 8 au pôle négatif de la batterie 4 pendant un court instant lors de la mise en route du dispositif et provoque la naissance d'oscillations par variation du courant de base. Une diode 9 sert de stabilisateur et la haute tension obtenue est redressée par un redresseur 10 et filtrée par un condensateur 11.  



   La partie de mesure du dispositif comprend un tube 12 et une résistance de charge 13 montés dans une branche d'un pont. L'autre branche du pont est constituée par un potentiomètre d'équilibrage 14 et par des résistances 15 et 16. La diagonale du pont comporte un appareil de mesure 17 et sa résistance de sensibilité 18. Les circuits du tube sont complétés par un rhéostat de chauffage 19, un potentiomètre de réglage de polarisation 20, une résistance de sensibilité de grille 21, une résistance de limitation de courant grille 22 et un condensateur de découplage 23. Des électrodes 24 sont reliées l'une à la grille et l'autre au circuit plaque ou à la haute tension directe.



   Lorsqu'on place entre les électrodes 24 un corps constitué par une matière semi-conductrice dont la conductibilité électrique est proportionnelle au flux des ions d'hydrogène et d'oxygène dus à la présence d'humidité, ces ions se libérant et se groupant dans ce corps lors du passage d'un courant électrique, on provoque une diminution de la polarisation initiale du tube fixée par le potentiomètre 20 et la résistance 21. Cette variation de polarisation provoque une diminution de la résistance interne du tube, ce qui déséquilibre le pont et fait apparaître une tension plus faible sur l'anode du tube. L'instrument de mesure 17 réglé préalablement à zéro par le potentiomètre 14 dévie ainsi proportionnellement à la libération des ions dans la matière soumise à la mesure.



  La résistance 21 permet d'obtenir le réglage désiré de la sensibilité de l'ensemble de mesure. Le réglage de la polarisation à   l'aide    du potentiomètre 20 permet de régler également cette sensibilité suivant le tube
 12 utilisé et d'ajuster la résistance interne grillefilament lorsque prend naissance le courant de grille.



  Cette résistance grille-filament diminue au fur et à mesure que le courant grille croît et vient shunter la résistance fixe 21, ce qui permet d'étaler la plage de mesure vers les pourcentages d'humidité les plus élevés. Le courant grille est limité à une valeur compatible avec le tube à l'aide de la résistance 22. Cet étalement de la plage de mesure est encore augmenté par l'effet de contre-réaction de la tension plaque appliquée à la grille à travers la matière soumise à la mesure. En effet, plus le flux d'ions augmente et, de ce fait, plus la résistance diminue, plus la tension plaque et par conséquent la tension appliquée diminue, et en conséquence la tension appliquée est toujours inversement proportionnelle au courant qui traverse la matière soumise à la mesure.



   Une autre conséquence très importante de ce fait est l'obtention d'une courbe de mesure tout à fait spéciale augmentant la sensibilité dans le bas de la courbe pour un très faible flux d'ions (faible pourcentage d'humidité).



   D'une part, l'oscillateur stabilisé n'est pas influencé par une variation de température extérieure et alimente toujours la partie de mesure du dispositif avec un courant de valeur fixe. D'autre part, la partie de mesure ne comporte aucune pièce influencée par la température extérieure. Les mesures ne peuvent donc subir aucune influence extérieure ni être faussées par une telle influence.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION: Dispositif pour la mesure du pourcentage d'humidité contenue dans une matière semi-conductrice, comprenant un oscillateur à transistor et un circuit de mesure à tube, caractérisé en ce que le transistor constitue un convertisseur de courant continu pour l'alimentation en haute tension du circuit de mesure à partir d'une batterie à basse tension et de longue durée, et en ce que ledit circuit est agencé pour appliquer à la matière semi-conductrice à mesurer une tension inversement proportionnelle au courant libérant le flux d'ions d'hydrogène et d'oxygène dans cette matière, la conductibilité créée par ce flux étant une mesure dudit pourcentage.

   SOUS-REVENDICATIONS : 1. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur agencé de manière à provoquer à travers une résistance de démarrage (7) la naissance d'oscillations par variation du courant de base.

   2. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend une résistance de sensibilité (21) agencée pour obtenir le réglage de la sensibilité de l'organe de mesure.

   3. Dispositif selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de mesure est monté de façon que la résistance grille-filament du tube diminue au fur et à mesure que le courant de grille croît et vienne shunter ladite résistance de sensibilité (21), ce qui permet d'étaler la plage de mesure vers les pourcentages d'humidité les plus élevés.

   4. Dispositif selon la revendication et les sousrevendications 1 à 3.