Brevet FR2033255A1 — publié le 19701204

La présente invention concerne un microphone comprenant une diode semi-conductrice. Il est avantageux que l'impédance interne d'un microphone soit inférieure ou égale à l'impédance nominale du fil relié au micro-5 phone. Ceci résulte, entre autres, du fait que le microphone et ses connexions doivent être relativement indépendants des qualités d'isolement du circuit du microphone. Pour cette raison, des microphones à cristal, à électret et ferroélectriques ne conviennent pas, car ils ont une impédance du même ordre que l'impédance d'isolement 10 du système. Conformément à l'invention, on obtient des avantages évidents, et,entre autres, une faible impédance interne, avec un microphone comprenant un organe d'absorption du son monté de façon à moduler mécaniquement un champ magnétique statique dans une diode semi- 15 conductrice. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif des formes de réalisation conforme à l'invention. 20 Sur ces dessins : la figure 1 représente une diode semi-conductrice et illustre un exemple dans lequel elle est placée dans l'entrefer d'un aimant permanent; la figure 2 représente un exemple de construction d'un micro-25 phone selon l'invention; et la figure 3 est une vue éclatée d'un~ exemple d'une forme de réalisation comportant plusieurs diodes semi-conductrices. Dans le domaine des semi-conducteurs, il est connu que le courant traversant dans le sens passant une diode, par exemple au 30 silicium ou au germanium, peut être modulé par un champ magnétique extérieur. Cst effet de modulation est relativement faible et ne donne pas à lui seul, un mio~ophone d'une sensibilité suffisante pour être appliqué en téléphonie par exemple. On connaît actuellement un type de diode développé récemment dans lequel la structure semi-35 conductrice a été prévue de telle manière qu'un champ magnétique ait une influence beaucoup plus grande sur le courant de la diode. La figure 1 représente cette dernière diode placée dans l'entrefer d'un aimant permanent. Elle consiste en un cristal parallélépipédi-que droit de silicium ou de germanium dont une première extrémité 40 présente une zone 1 du type P et la seconde extrémité une zone 2 du 10 70 020-9 2033255 type N. Entre ces deux zones se trouve une zone 3 de cristal non dopé dite zone i ou zone intrinsèque dans la littérature technique, dont une face, qui constitue une région de recombinaison 4, a été revêtue par exemple d'une mince couche de cuivre ou de nickel. 5' Un champ magnétique extérieur 5 est utilisé pour influencer des porteurs de charges qui se'déplacent normalement, par exemple, de - la zone 1, du type F, vers la zone 2, du type N en traversant toute la zone 3 du type i, de façon à les détourner dans la. zone de recombinaison -4 où ils neutralisent leurs charges. De cette manière, le champ magnétique peut influencer efficacement le courant traversant la diode. . ..• Ce champ magnétique est produit par un aimant permanent J, et la diode est placée entre les deux pôles de cet aimant-, de la façon qui sera décrite- ci-après. - ' lia diode est incorporée dans un microphone comprenant un élément d'absorption du son, tel qu'une mèmbrane en forme de cône , dont les mouvements modulent mécaniquement un champ magnétique statique qui règne dans la zone i de la diode. L'exemple de réalisation de l'invention représenté sur la ^ figure 2 comporte un capot 6 sur lequel est fixé un aimant permanent 7, à entrefer. Un élément qui transforme des ondes acoustiques en oscillations mécaniques, à savoir, dans le cas présent, une membrane mobile 8 de forme conique est fixée au capot 6. Une diode 9j sensible à des champs magnétiques extérieurs variables, est fixée 25 au sommet du cône, de manière à occuper, dans l'entrefer de l'aimant une position telle que le champ magnétique 5 dans cet- entrefer agisse sur la diode suivant la disposition de la figure 1 . Quand la membrane entre en vibration sous l'action d'ondes acoustiques, la'diode se déplace vers le. haut et vers-le bas perpendiculairement 30 aux lignes de force situées dans l'entrefer de l'aimaûl et perpêu- £L diculairement/un axe reliant la zone P de la diode à sa zone N. L-'amplitude maximale de ce déplacement doit être du même ordre que la demi-hauteur de l'entrefer. Quand la membrane est au repos et que, par suite, la diode '35 eg-j; au repos, la zone i de cette diode est soumise à une. partie du champ magnétique, car elle occupe alors partiellement "l'entrefer. Si les deux fils de connexion 13 et 14 de la diode font partie d'un circuit actif approprié, une partie des porteurs dé charges est détournée vers la région de recombinaison 4, par"le champ magnéti- 40 que, de sorte que le courant traversant la diode ait une certaine ^ ' \ COPYi 70 02099 J 2033255 ~ valeur (moyenne). Quand la membrane est soumise à des onde a" acoustiques, elle entre en vibration et, par suite, la diode entre en mouvement. Il en résulte que le champ magnétique traversant la zone i 5 de la diode diminue quand la diode s'écarte de l'entrefer. Par suite, un nombre réduit de porteurs de charges est détourné vers la région de recombinaison 4, ce qui sigiifie que le courant traversant .la diode augmente.. Quand, d'autre part, la diode, sous l'influence de la membrane, s'engage davantage dans l'entrefer de l'aimant à 10 partir de la position de repos, une fraction plus grande des porteurs de charges est détournée vers la région de recombinaison moyennant quoi le courant traversant la diode diminue. On voit donc que la résistance interne de la diode est fonction du champ magnétique traversant la zone i de cette diode, donc du mouvement, relaie .tif entre la diode et l'aimant. La capacité de blocage de la diode en sens inverse reste inchangée par le champ magnétique. Il est très avantageux de fixer la diode semi-conductrice à l'élément d'absorption du son, car la diode est généralement plus facile à fixer que l'aimant permanent. Pour obtenir de grandes variations de courant avec les déplacements de la diode semi-conductrice par rapport au champ de l'aimant, la diode.ne doit être que partiellement engagée dans l'entrefer, en position de repos. La diode peut alors avoir, au repos,une position telle que, pour un certain sens de déplacement de l'élément d'absorption du son, elle s'écarte de l'entrefer ou s'y engage. Dans certains cas, il peut être nécessaire de .connecter le microphone à un amplificateur pour augmenter l'amplitude ou modifier \ 1'impédance. Pour augmenter la sensibilité du microphone, l'aimant permanent peut avoir , par exemple la forme représentée sur la figure 3. L'aimant présente alors un pôle central 10 et deux ou plusieurs pôles partiels 11 de polarité opposée,disposés autour du pôle central dans un plan, de telle sorte que des entrefers 12 soient formés entre le pôle central 10 et les pôles partiels 11. Une diode semi-conductrice 16 sensible à des champs magnétiques extérieurs est disposée de la manière décrite précédemment en référence à la figure 1, dans, chacun de ces entrefers. Ces diodes sont fixées mécaniquement l'une à l'autre, comme représenté schématiquement par la ligne 15. Elles peuvent être électriquement connectées en parallèle ou,comme sur la figure 3* en. série, suivant ce qui convient le mieux pour le montage. Les diodes,fixées mécaniquement l'une à l'autre ,sont fi- tCOPY xées, à une membrane. 70 02099 4 2033255 REVENDICATIONS 1 - Microphone du type comprenant un organe d'absorption du son, notamment une membrane, disposée de façon à moduler mécaniquement un champ magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend 5 un aimant permanent avec entrefer, et une diode semi-conductrice de type connu en soi, dont une première extrémité présente une zone P et la seconde extrémité une zone N et qui comprend une zone intermédiaire traversée par un champ magnétique variable, l'une des faces de cette zone intermédiaire formant une zone de recom-10 binaison , microphone dans lequel l'organe d'absorption du son produit, par suite de ses vibrations, un mouvement relatif entre le semi-conducteur et 1'aimant^ermanent de façon à faire varier le champ magnétique traversant la diode semi-conductrice. 2 - Microphone selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que l'organe d'absorption du son est une membrane à laquelle la diode semi-conductrice est.fixée de telle manière qu'en position de repos, elle soit partiellement à l'extérieur de l'entrefer de l'aimant permanent dans le sens du, déplacement- relatif. 5 - Microphone selon la revendication 1, caractérisé en 20 ce que l'organe d'absorption du son est une membrane à laquelle est fixé un aimant permanent, une diode semi-conductrice située dans l'entrefer de cet aimant étant fixée au capot du microphone. 4 - Microphone selon l'a revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant permanent présente un pâle central et deux ou plu-25 sieurs pôles partiels , de polarité opposée, disposés autour du pôle central dans un plan, de telle manière que des entrefers soient formés entre les pôles partiels et le pôle central,des diodes semi-conductrices étant disposées dans ces entrefers et éteint reliées mécaniquement et électriquement de telle sorte que les 30 courants qui les traversent coopèrent.