Brevet FR2027010A1 — publié le 19700925

i 2027010 La présente invention concerne un oscillateur accordable, constitué par une pastille semi-conductrice monocristalline et de préférence monocouche, avec deux contacts ohmiques entre lesquels agit un champ électrique déclenchant des oscillations, la fréquence de 5 l'oscillateur étant fonction du temps de propagation des porteurs de charge dans la pastille semi-conductrice, entre la cathode et l'anode. Les oscillateurs à effet Gunn ou à avalanche et temps de propagation sont des oscillateurs à semi-conducteur connus pour les hyperfréquences. Ces oscillateurs ont une caractéristique commune : leur fréquence est fonction du temps de propagation des porteurs de charge à travers la pastille semi-conductrice ou une partie de cette dernière. L'invention a pour objet d'augmenter la plage d'accord de ^ tels oscillateurs en fréquence. Selon une particularité essentielle de l'invention, un champ magnétique est appliqué perpendiculairement au sens de déplacement des porteurs de charge et de petits rubans métalliques, amagnéti-ques de préférence, sont disposés sur ôu dans la pastille semi-2q conductrice, perpendiculairement aux champs électrique et magnétique, de façon à court-circuiter la tension de Hall produite par les champs croisés. Lorsqu'une pastille semi-conductrice, dans laquelle des portais de charge se déplaçant parallèlement à un champ électrique appli-que,sous l'action de ce champ, est soumise à un champ magnétique ayant une composante perpendiculaire à la trajectoire des porteurs de charge, ces derniers sont déviés en fonction de l'orientation du champ magnétique et de leur vecteur vitesse. Cette déviation produit un enrichissement en charges d'un côté de la pastille semi-conductrice et un appauvrissement du côté opposé. La tension de' Hall résultante, agissant perpendiculairement au vecteur de vitesse des porteurs de charge/ impose à ces derniers une nouvelle déviation, qui annule pratiquement la déviation initiale. , L'allongement suffisant du trajet des porteurs de charge entre les contacts ohmiques et par suite une variation de la fréquence de l'oscillateur, visés par la présente invention, deviennent ainsi impossibles. Lorsqu'un allongement suffisamment grand du 69 43936 2 2027010 trajet des porteurs de charge peut toutefois être imposé, il se traduit par une variation de la fréquence d'oscillation, utilisable pratiquement et sensible au champ magnétique appliqué. C'est ici qu'intervient l'invention qui court-circuite la tension de 5 Hall produite, au moyen des rubans métalliques, précités.. D'autres objets et avantages de l«'invention seront mlèux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et de la figure unique qui. représente un exemple de réalisation. La figure représente une pastille semi-conductrice HLK, cons-10 tituée par une couche plane déposée sur un substrat non représenté. Les deux petits côtés opposés sont munis de contacts ohmiques K et A, entre lesquels est appliquée une tension continue' appropriée à la production du champ électrique £ déclenchant les oscillations. Les porteurs de charge (électrons) se déplacent 15 alors dans la pastille semi-conductrice HLK, de la cathode K vers l'anode A, parallèlement aux lignes de champ électrique. Un champ magnétique fo, représenté sur la figure par des croix cer* clées, est appliqué perpendiculairement au sens de déplacement des porteurs de charge. La tension de Hall gênante, représentée 20 . par la flèche en tirets, est court-circuitée par des rubans. métalliques calculés et disposés de façon appropriée. L'exemple de réalisation comporte deux rubans métalliques 1 et 2. Ils sont parallèles entre eux et aux contacts ohmiques. Afin d'éviter une influence gênante sur la zone de champ intense se déplaçant dans 25 la pastille semi-conductrice des oscillateurs à effet Gunn, et une distorsion du champ magnétique appliqué, l'épaisseur d de ces rubans est aùssi faible que possible, c'est-à-dire de l'ordre de quelques ^u. Dans l'exemple de réalisation considéré, les deux rubans métalliques 1 et 2 sont de même longueur et s'étendent sur 50 toute la largeur de la pastille semi-conductrice , de l'ordre de 100 x par exemple. La distance a de deux rubans successifs est de préférence légèrement inférieure à leur longueur b. Alors que le ruban métallique 1 est continu et d'épaisseur constante dans l'exemple représenté, d'autres configurations sont 35 possibles pour des applications particulières. Le ruban peut présenter par exemple une courte discontinuité 3, comme l'indique la figure pour le ruban métallique 2. Il est en outre possible de 69 43936 3 2027010 disposer des rubans successifs de façon qu'ils ne s'étendent pas sur toute la largeur de la pastille semi-conductricej mais ne la recouvrent que partiellement, en partant alternativement d'un côté et de l'autre, ou,quand ils sont disposés dans la pastille 5 semi-conductrice, ne la traversent que partiellement„ Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, la pastille semi-conductrice est constituée par au moins une couche, plane de préférence, déposée par épitaxie sur un substrat. Les rubans métalliques court-circuitant la tension de Hall sont 10 vaporisés à la surface de-la couche semi-conductrice active, le métal utilisé étant par exemple de l'or ou de !raluminium. XL est en outre possible de modifier l'invention pour des applications particulières, la pastille semi-conductrice étant constituée par plusieurs couches à dopage différent ou par une couche com-15 portant des régions à dopage différent. Le champ magnétique appliqué permet, par réglage de' son amplitude et/ou son sens, de faire varier l'allongement du trajet parcouru par les porteurs de charge entre la cathode et l'anode de l'oscillateur selon l'invention, grâce à leurs trajectoires cycloï-20 dales de préférence. L'utilisation de la pastille semi-conductrice à basse température permet d'augmenter encore l'action du champ .magnétique sur les porteurs de charge. La réalisation selon l'invention d'un tel oscillateur à semi-' conducteur, qui ne se limite pas à l'exemple de réalisation décrit, 25 permet une plus grande plage d'accord en fréquence et une modulation en fréquence des oscillations à l'aide du champ magnétique. 69 43936 » 2027010 R_E_V_E_N_D_I_C_A_T_X_0_N_S 1.Oscillateur à semi-conducteur accordable, constitué par une pastille semi-conductrice de préférence monocristalline et mono- 5 couche, avec deux contacts ohmiques entre lesquels est appliqué un champ électrique déclenchant des oscillations dont la fréquence est fonction du temps de propagation des porteurs de charge dans la pastille semi-conductrice, ledit oscillateur étant caractérisé en ce qu'un champ magnétique est appliqué perpendiculairement au 10 s:ens de déplacement des porteurs de charge et de petits rubans métalliques, amagnétiques de préférence, sont en outre disposés » perpendiculairement aux champs magnétique et électrique, de façon à court-circuiter la tension de Hall produite par les champs croisés. 15 2. Oscillateur selon la. revendication 1, caractérisé en ce que les rubans sont sensiblement parallèles. 3. Oscillateur selon l'uné quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les rubans sont parallèles aux contacts-ohmiques. • 20 k. Oscillateur -selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rubans présentent une discontinuité. 5. Oscillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pastille semi-conductrice est constituée par au moins une couche épitaxique, plane de préférence.. 25 6. Oscillateur selon la revendication 5» caractérisé en ce que; la pastille semi-conductrice est constituée par plusieurs couches à dopage différent; ou par une couche comportant des régions âi dopage différent. 7. Oscillateur- selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en 30 ce que les rubans sont disposés à la surface de la pastille semi- conductrice. 8. Oscillateur selon la. revendication 7» caractérisé en ce que la. distance entre deux rubans métalliques successifs, suivant le sens de propagation des porteurs de charge, est égale ou infé- 35 rieure à leur longueur et que leur épaisseur est aussi faible que possible. 69 43936 5 2027010 9. Oscillateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'amplitude et/ou le sens du champ magnétique sont variables. 10. Procédé d'utilisation d'un oscillateur sëion l'une 5 quelconque des revendications 1 à 9* caractérisé en ce que la pastille semi-conductrice est placée à basse température.