Brevet FR2013154A1 — publié le 19700327

L'invention concerne les appareils & semi-conducteurs et plus précisément les appareils pour le réglage du courant dans un circuit de charge, comportant une mémoire et utilisés dans l'automatisme, la radioélectronique, la technique des calculateurs, etc... On contact un dispositif de réglage du courant dans un circuit de charge (voir brevet des E.U.A. nO 3.271.591, cl. 307-885, 1966), comportant un semi-conducteur vitrifié b deux contacts ohmiques et présentant une caractéristique de relais bidirectionnelle. Dans ce dispositif connu, un contact ohmique supplémentaire est indispensable pour commander l'effet de relais. Le dispositif peut mettre en mémoire et conserver deux états stables: bonne conductibilité (d faible résistivité) et mauvaise conductibilité (t haute résistivité). Pour faire passer le dispositif connu, utilisé comme mémoire, dtun état à l'autre, il est nécessaire d'avoir de plus un contact supplémentaire. Parmi les inconvénients de ce dispositif connu il faut indiquer la nécessité d'utiliser des contacts supplémentaires pour la commande de sa caractéristique de relais, ce qui complique considérablement sa fabrication et crée des difficultés complémentaires dans ltétablissement des schémas d'application. De plus, ce dispositif connu ne peut mettre en mémoire que seulement deux états : bonne conductibilité et mauvaise conductibilité. La présente invention a donc pour objet un dispositif pour le réglage du courant dans un circuit de charge ne présentant pas les inconvénients précités. Ce dispositif ne comporte pas les contacts de commande supplémentaires des dispositifs antérieurs, sa caractéristique de relais réglable permet de mettre en mémoire un plus grand volume d'informations et il comprend un semi-conducteur de conduction d'un type particulier, à contact ohmique; selon l'invention, le dispositif est muni d'un contact redresseur, c'est-à- dire formant une jonction p-n avec un semi-conducteur, ce semiconducteur étant le chalcogénure de cuivre ou d'argent; le contact redresseur est avantageusement constitué en aluminium. Ltinvention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre d'exemples d'exécution et du dessin annexé sur lequel : La figure 1 représente en élévation un dispositif selon l'invention; La figure 2 représente la caractéristique tensioncourant dtun dispositif à effet de relais unilatéral, selon l'invention. la figure 3 représente la caractéristique tensioncourant dtun dispositif & effet de relais bidirectionnel, selon l'invention. Le dispositif de réglage du courant dans le circuit de charge comprend un semi-conducteur 1 (figure 1) un contact redresseur 2 et un contact ohmique 3. Le semi-conducteur 1 peut être un cristal ou une pellicule déposée sur ltélément contact, par exemple par vaporisation sous vide. On peut également déposer les éléments de contact sur le semi-conducteur 1 par un procédé quelconque, tel que compression mécanique, pulvérisation etc0.0 Il est préférable de réaliser le contact ohmique 3 en graphite, en or ou en nickel et le contact redresseur 2 en aluminium. La substance semi-conductrice 1 doit être d'un type particulier de conduction présentant une structure à défauts qui assure un fort alliage de celui-ci. A ces exigences satisfont différents composés du soufre, du sélénium ou du tellure avec du cuivre ou de l'argent (chalcogénures de cuivre et d'argent). En choisissant la substance semi-conductrice parmi les composés énumérés on peut, avec un même système de construction, obtenir des dispositifs présentant différentes caractéristiques tension-courant. Ainsi, par exemple, en utilisant différents composés du cuivre ou de l'argent- et du sélenium on obtient des dispositifs présentant une caractéristique tension-courant à effet de relais unidirectionnel, représentée sur la figure 2. Avec l'utilisa- tion de différents composés du cuivre ou de l'argent et du tellure on obtient une caractéristique tension-courant, à effet de relais bidirectionnel, représentée sur la figure 3. Le dispositif fonctionne de la façon suivante On traite d'abord le fonctionnement d'une réalisation du nouveau dispositif dont la caractéristique tension-courant est représentée sur la figure 2. Pendant l'accroissement de la tension au contact redresseur 2 (figure 1) et au contact ohmique 3, dans le sens direct (on adopte comme sens direct celui pour lequel le courant circule du semi-conducteur 1 vers le contact redresseur 2), le courant traversant le dispositif croit suivant la courbe 4 (figure 2) et, lors de la diminution de la tension, diminue suivant la droite 5, en formant dans le premier quadrant de la caractéristique tension-courant une boucle analogue à une course d'hystérésis, dont le sommet se trouve au point qui correspond au courant maximal traversant le dispositif par exemple Ij. Lorsque le courant maximal I1 traverse le dispositif dans le sens direct, à l'abaissement subséquent de tension d'entrée, le courant diminue suivant la droite 6. Lors de l'accroissement de la tension en sens inverse (le courant va du contact redresseur 2 vers le semi-conducteur 1), le dispositif se trouve d'abord dans l'état de bonne conductibilité (faible résistivité) et le courant traversant le dispositif croit suivant la droite 5 ou 6 etc... (en fonction du courant maximal traversant le dispositif dans le sens direct). Lorsque le courant atteint les valeurs 12, I2 etc... (valeurs du courant de commutation) le dispositif passe de l'état de bonne conductibilité à l'état de mauvaise conductibilité (droite 7). Cette commutation est irréversible et est réalise pratiquement de façon instantanée. Ltétat de mauvaise conductibilité du dispositif est stable et est conservé aussi longtemps que l'on veut, même pour une tension d'entre nulle. On ne peut faire sortir le dispositif de l'état de mauvaise conductibilité qu'en le faisant traverser par un courant circulant dans le sens direct (courbe 4 et droites 5 ou 6), ensuite, lorsquton le fait traverser par un courant de sens inverse, il est amené de nouveau en état de bonne conductibilité. Cet état est également stable et peut se conserver pendant un temps pratiquement illimité, même lorsque le courant est nul. Le nouveau dispositif pour le réglage du courant est un dispositif commandé. L'obtention de l'effet de relais est obtenu sans élément de contact supplémentaire de commande > par variation du courant traversant le dispositif dans le sens direct et le courant de commutation est alors déterminé par la valeur maximale du courant passant dans le sens direct. Ainsi, par exemple, en faisant traverser le dispositif par un courant de sens direct dont n la valeur est I1 (courbe 4 et droite 6) on y assure un courant de commutation I2 (droite-6). Par conséquent, en faisant traverser le dispositif par des courants directs de différentes valeurs on peut faire varier le courant de commutation entre de iarges limites. De plus, le dispositif peut mettre en mémoire la valeur dA courant de commutation déterminée par la valeur maximale du courant le traversant dans le sens direct pendant un temps illimité sans absorber dténergie électrique provenant d1une source de courant. La commutation du dispositif a lieu pour la même valeur de la tension U (tension de commutation) qu-i reste constante pour une valeur quelconque du courant de commutation. La tension de commutation ne dépend que des propriétés de la substance semiconductrice et est déterminée par la composition de cette dernière. On étudie- ci-dessous le fonctionnement d'un dispositif à effet de relais bidirectionnel dont la caractéristique tensioncourant est représentée sur la figure 3 Le dispositif de ce genre peut se trouver en état de bonne conductibilité (droite t) ou en état de mauvaise conductibilité (droite 9) pour-les deux sens du courant. Le passage du dispositif de llétat de mauvaise conductibilité (droite 9) à l'état de bonne conductibilité (droite t) nca lieu que lorsque l'accroissement de la tension dans le sens direct atteint la valeur U1 (tension de commutation), le dispositif passe ensuite instantanément 8. 1' état de bonne conductibilité (droite t). Le passage du dispositif de l'état de bonne conductibilité (droite 8) à l'état de mauvaise conductibilité (droite 9) ntest réalisé que lorsque passe dans le dispositif, en sens inverse,-un courant égal au courant de commutation I3. La commande de la tension de commutation U1 est obtenue par une variation de courte durée de la tension résiduelle U2, établie aux contacts du dispositif après le passage de ce dernier de l'état de bonne conductibilité (droite t) à l'état de mauvaise conductibilité (droite 9). la tension de commutation U1 est déterminée par la tension résiduelle maximale U2 aux bornes du dispositif. Avec l'accroissement de la tension résiduelle U2 la tension de commutation U1 croit de façon proportionnelle, Le dispositif permet de mettre en mémoire la tension de commutation U1, déterminée par la tension résiduelle U2, pendant un temps illimité sans recevoir de courant d'une source dalimen- station. La commande du courant de commutation 13 est faite par variation de courte durée du courant traversant le dispositif dans le sens direct, après le passage du dispositif de. l'état de mauvaise conductibilité (droite 9) à l'état de bonne conductibilité (droite t). Le courant de commutation I3 est déterminé par la valeur maximale du courant 14 traversant le dispositif dans le sens direct. Le dispositif peut mettre en mémoire la valeur du courant de commutation 13 sans absorber d'énergie électrique. Exemple qui suit fera mieux comprendre ce fonctionnement si l'on suppose que le dispositif se trouve au départ en état de mauvaise conductibilité (droite 9), avec l'accroissement de la tension le courant le traversant dans le sensdirect croit linéairement. Le dispositif est amené en état de mauvaise conduc tibilité (droite 9) jusqu'au moment où la tension d'entrée devient égale b U1 (tension de commutation), il passe ensuite instantanément en état de bonne conductibilité (droite t) et dans le dispositif circule un courant I4 suivant la droite de charge 10.Lorsque le courant circule en sens inverse, le dispositif est en état de bonne conductibilité (droite 8) jusqu'à l'instant où le courant qui le traverse atteint la valeur 13, puis passe instantanément de l'état de bonne conductibilité (droite t) à celui de mauvaise conductibilité (droite 9). La tension aux contacts du dispositif devient alors égale à la tension U2 de la source d'alimentation. On augmente alors pendant un temps très court la tension inverse à l'entrée, à l'aide de la source d'alimentation, pour passer de U2 à U2, puis on la fait diminuer jusqu'à zéro. Lorsque le courant est dans le sens direct la tension de commu tation augmente de U1' à U1". Le dispositif ntest amené en état de bonne conductibilité que pour une tension égale à U1 et est traversé 't par un courant 14 suivant la droite de charge 10. L'accroissement du courant dans le sens direct et amené de la valeur I4 8 n provoque un accroissement correspondant du courant de commutation-de I3' jusqu'à I3". Le dispositif fonctionne à ce régime jusquIà,laccroissement dé la tension inverse U2 ou du courant direct 14. On peut amener le dispositif de ce régime au régime précédent (valeurs U1' et I3) en faisant varier la résistance de la charge de façon qu'auprès commutation du dispositif avec une valeur de la tension de commutation U1 il soit parcouru par un courant 14 et non pas I4 (droite de charge 11).Ensuite il faut diminuer la tension d'entrez jusqu'à zéro et faire varier la résistance de charge de façon à l'amener à sa valeur précédente. Le nouveau dispositif peut fonctionner dans un circuit à tension continue, alternative ou impulsionnelle. Les avantages de la présente invention sont les suivants : 1. Possibilité de réalisations du dispositif à effet de relais unidirectionnel ou à effet de relais bidirectionnel commandé. 2. Possibilité de commander l'effet de relais sans contact supplémentaire. 3. Possibilité de commuter le dispositif du type mémoire de façon à l'amener de l'état de bonne conductibilité àl'état de mauvaise conductibilité, sans contact supplémentaire. 4. Capacité du dispositif à mettre en mémoire non seulement les deux états stables mais aussi les valeurs de la tension et du courant de commutation. 5. Possibilité de commander la tension de commutation à Itétat de mauvaise conductibilité du dispositif ainsi que le courant de commutation à l'état de bonne conductibilité0 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour réglage du courant à semi-conducteur comportant un contact ohmique et caractérisé en ce quI il comporte un contact redresseur et que la substance semi-conductrice est un chalcogénure de cuivre ou d'argent. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le contact redresseur est en aluminium.