Brevet FR2013310A1 — publié le 19700327

^ Cette invention concerne un transducteur électrique ds pression par semiconducteur, utilisant un élément semiconductsui- qui contient une impureté à un niveau d'énergie élevé ou profond et: dont la résistance électrique varie en réponse à la pression qui 5 lui est appliquée; l'invention concerne particulièrement la structure de la plaque transmettant la pression dans un tel transducteur. Les éléments semiconducteurs dont la résistance électrique varie en réponse à la pression qui y est appliquée sont connus de façon courante dans des dispositifs tels que la jauge de tension. 10 utilisant un mince film de Ge, la cartouche sensible à la pression utilisant un élément de Si, et le détecteur de pression coniBnrtar.t une jonction p-n. Pourtant, aucun de ces dispositifs ji'îatilise un élément contenant une impureté à un niveau profond. La présente invention éclaire le fait qu'un élément seaicon-15 ducteur contenant une impureté à un niveau profond manifeste une haute sensibilité de résistance électrique à la pression qui lui est appliquée. Une telle sensibilité élevée rend possible la production d'un changement significatif dans la résistance électrique de l'élément, rien qu'en le pressant avec une plaque plate. Ainsi, 20 le fonctionnement stable d'un élément sensible à la pression est assuré en constituant les moyens d'application de la pression par une plaque plate ; et les présents inventeurs ont découvert qu'il est .spécialement avantageux de constituer une telle.plaque plate par une plaque de semiconducteur ayant un niveau différent de ce-25 lui que l'élément sensible à la pression avait avant l'addition de 1'impureté à niveau élevé ou profond, ou du niveau de surface du-dit élément après addition de ladite impureté, cette plaque :ayant de plus une dureté presque égale à celle dudit élément. Les transducteurs électriques de pression par semicondue— 30 teur de la structure susmentionnée ont une structure très simple et sont d'un fonctionnement' éminemment stable. Aussi trouveront-ils de nombreux usages dans l'industrie, comme par exemple les contacts solides, les détecteurs de pression et les éléments acoustiques . 35 Les buts et les caractéristiques de cette invention seront explicités par la description suivante donnée en relation avec un mode de réalisation de l'invention et en référence au dessin ci-joint. Le dessin montre en élévation la réalisation d'un transduc-40 teur électrique de pression par semiconducteur selon la présente BAD ORIGINAL ' 69 24684 2013310 invention. Sur le dessin, la référence 1 indique un élément semiconducteur qui contient une impureté à un niveau profond, par exemple Cu, Au ou Ni, et dont la. résistance électrique varie selon la 5 pression qui y est appliquée, 2 est une. électrode ohmique fixée à l'élément semiconducteur, 3" est une électrode de contact redresseuse et 4 une plaque transmettant la.pression placée sur l'électrode de contact redresseuse 3 pour communiquer une pression externe à l'élément semiconducteur 1, ladite plaque 4 étant constituée 10 d'une plaque de semiconducteur ayant un niveau différent de celui de l'élément 1 avant, l'addition de l'impureté de niveau profond, ou du niveau de surface dudit élément après- addition de ladite impureté-, cette- plaque ayant de plus-une dureté presque égale à celle dudit élément.1. 15" Le mode de réalisation susdit sera décrit ci-après plus en détail. L'élément semiconducteur est fabriqué en ajoutant une impureté à un niveau profond, comme Cu, Au, Co, ou Ni à un monocristal de silicium. Puis les électrodes 2 et 3 sont disposées sur les faces principales opposées de l'élément 1. Sur l'électrode 20 supérieure 3 est placée une plaque 4 de silicium, mono ou poly-cristalline, qui a un niveau de polarité oppiosée'à celle qu'avait l'élément 1 avant l'addition de l'impureté "à un niveau profond. Par exemple, si le niveau de l'élément 1 était du type n avant l'addition de l'impureté, une plaque de silicium de type p' est 25 utilisée pour la plaque .4 transmettr-icé de pression. Ou si le niveau de surface a. été changé, par exemple en un type p'en résultat de l'addition de l'impureté de niveau profond, une plaque de silicium de type n est utilisée comme plaque 4. La" surface inférieure de la plaque.-1 peut, recevoir unë: finition'par polissage ou 30 par dépôt. Ainsi, en appliquant une pression à l'élément 1 par ..l'intermédiaire:une.telle-plaque de sèmiconducteur 4, la résis-,-_rl tenç^. élecLtriquêjide l.r'élément: l pèut' être^.contrSlée-pâir lâpres-.. sion-. appliquée»*: "-S. ♦ . Gomme; décrite ci^-d es sus, 1 èT transducteur éléctriquêde prea-35 sion de cette invention est coifetruït dé"'tëîîë 'soï»te"qûè l'élément sensible à la pression reçoit la pression, par l'intermédiaire d'une plaque de semiconducteur douée d'un niveau différent de celui qu'avait l'élément sensible à la pression avant l'addition de l'impureté à niveau profond du du niveau de surface dudit élément 40 après l'addition.de ladite impureté. Avec une'telle structure,"il ... COPY 69 24684 3 2013310 n'est pas indispensable d'utiliser un élément semiconducteur de constitution spéciale comme le type mesa. En outre, l'électrode supérieure 3 peut être faite extrêmement mince, par exemple elle peut être formée par évaporation sans ..aucun danger que se produise 5 un courant de fuite.'Car, si la plaque •+ vient en contact avec l'élément 1, ce sera une jonction p-n et la direction selon laquelle passe le courant de fuite est toujours opposée à celle dans laquelle apparaît la fonction de sensibilité à la pression de l'élément 1. De plus, le fa.it que la dureté de la plaque appliquant 10 la pression est -presque égale à celle- de -l'élément sensible à la pression, est a vanta g-eux pour prolonger la dureté dé vie opérationnelle.,du point de vue mécanique, de i'appareil ."En "bref, un transducteur électrique de pression, simple, économique et stable est obtenu conformément à cette invention.'. 15 Dans le mode de réalisation ci-dessus-, c'est le silicium qui est. employé pour l'élément sensible à la pression. Il sera entendu cependant que drautres éléments semiconducteurs comme Ge, GaAs, GaP, InAs et CdS- peuvent êtr.e. utilisés avec addition d'une impureté à un niveau profond. Bien que le silicium soit aussi u-20 tilisé pour la plaque trans.mettrice de pression dans lé mode de réalisation ci-dessus, il va sans dire qu'un résultat analogue s'obtient, en utilisant un• semiconducteur comme GaP, G'ej InAs ou CdS-., qui fera une jonction de contact de même direction de redressement que celle de.l'élément sensible à la pression. Qùànt aux 25 connexions électriques, au. moins une: électrode'à contact redresseuse est nécessaire, tout nombre additionnel de tels contacts étant admissible. Une seule éleçtrode de contact "ohmique est suffisante dans l'emploi avec un circuit DC, tandis que leé-deux é-lectrodes doivent être à contact redressé .dans l'elploi àvec un 30 circuit AC. . , • . . Comme il va .de soi, et comme .il résulté d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne. se limite.;null.ement à ceux' de ses modes d^application, non plus- qu*à ceux de ses modes" de réalisa.-tion, ayant pittjs spécialement.,.été envisagés-. Elle;en embrasse, au 35 contraire, toutes les variantes»-.. o 'r 69 24684 i+ 2013310 REVENDICATION Transducteur électrique de pression à semiconducteur, comprenant un élément semiconducteur qui contient une impureté à un niveau profond et dont la résistance électrique varie avec une 5 pression qui y est appliquée, caractérisé par le fait qu'une plaque de semiconducteur, d'une dureté presque égale à celle dudit élément semiconducteur et ayant une caractéristique de redressement de contact dans la même direction que celle de l'électrode à contact redresseuse, est disposée sur ledit élément pour trans-10 mettre une pression appliquée audit transducteur.