Brevet FR2013308A1 — publié le 19700327

Cette invention concerne -r trainducteur électrique de pression par semi-conducteur, utilisant un élément semi-conducteur qui contient une impureté a un niveau d'énergie élevé ou profond et dont la résistance électrique varie en réponse à la pression qui 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 utilisant un mince film de 6e, la cartouche sensible à la pression utilisant un élément de Si, et le détecteur de pression comportant une jonction p-n.Pourtant, aucun de ces dispositifs n'utilise un élément contenant une impureté à un niveau profond. La présente invention éclaire le fait qu'un élément semiconducteur 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, 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 ; les présents inventeurs ont découvert qu'il est spécialement avantageux de constituer une telle plaque plate par une plaque de semiconducteur, douée d'une dureté presque égale à celle de l'élément sensible à la pression, et d'une résistance électrique élevée. Les transducteurs électriques de pression par semiconducteur 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 . 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 transducteur électrique de pression par semiconducteur selon la présente invention. Sur le dessin, la référence 1 indique un élément semicon- BAD OfiiûifML a* 901 31-0A V 24fe8^ *•• "vcteui- va! corïtieut ~ * 'yà iwi niveau profond, par exem- CUj au o-. Nis âc -?. ^é^istancê électrique varie selon la pression qui y est appliqués, 2 est une électrode ohmique fixée à l'élément semiconducteur, 3 est une électrode de contaqt redres-5 seuse et ^ 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 H étant constituée d'un semiconducteur qui a une dureté presque égale à celle de l'élément 1 et une résistance électrique élevée. 10 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, Fé 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 15 supérieure 3 est placée une plaque de silicium, mono ou poly-cristalline, qui contient des impuretés suffisamment petites et manifeste une haute résistance électrique, ou qui contient des impuretés telles que Au et Ag qui augmentent remarquablement la ré-sis tivite électrique du silicium. La surface inférieure de la pla-20 que de silicium 4 peut recevoir une finition par polissage ou par dépôt. Ainsi, par application d'une pression à l'élément 1 par l'intermédiaire de la plaque de silicium 4 qui a une forte résisti-vité électrique, la résistance électrique de l'élément 1 peut être 25 contrôlée ou commandée par la pression appliquée. Comme décrit ci-dessus, le transducteur électrique de pression de cette invention est construit de telle sorte que l'élément sensible à la pression reçoit une pression par l'intermédiaire d'une plaque de semiconducteur douée d'une résistance électrique 30 élevée. Avec une telle structure, il n'est pas indispensable d'utiliser un élément semiconducteur ayant quelque constitution spéciale comme le type mesa. De plus, l'électrode supérieure peut être dimensionnée très mince sans qu'il y ait nullement à craindre d'accroître le courant de fuite. En outre, le fait que la dureté 35 de la plaque transmettrice de pression est égale à celle de l'élément sensible à la pression, est avantageux pour la dureté de vie opérationnelle du point de vue mécanique de l'appareil. Au surplus, il n'est nécessaire d'isoler électriquement aucun mécanisme pour appliquer une fores externe à la plaque transmettrice de pression, HO un organe condc-ctaur et un organe isolant pouvant également être * BAD ORIGINAL 69 24682 utilisés pour ledit mécanisme appliquant la pression. Bref, un transducteur électrique de pression, simple, économique et stable est obtenu conformément à cette invention. Dans le mode de réalisation ci-dessus, c'est le silicium 5 qui est employé pour l'élément sensible à la pression. Il sera entendu cependant que d'autres éléments semiconducteurs comme Ge, GaAs, GaP, InAs et CdSe peuvent être utilisés avec addition d'une impureté à un niveau profond. Bien que le silicium soit aussi u-tilisé pour la plaque transmettrice de pression dans le mode de 10 réalisation ci-dessus, il sera manifeste qu'un résultat analogue s'obtient par l'emploi de n'importe quelle autre plaque de semiconducteur douée d'une résistance électrique élevée. Quant aux connexions électriques, au moins une électrode à contact redresseuse est nécessaire, tout nombre additionnel de tels contacts étant 15 admissible. Une seule électrode de contact ohmique est suffisante dans l'emploi avec un circuit DC, tandis que les deux électrodes doivent être à contact redressé dans l'emploi avec un circuit AC. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses 20 modes d'application, non plus qu'à ceux de ses modes de réalisation ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. rtx 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 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 d'une résistivité électrique élevée est disposée sur ledit élément pour transmettre une pression appliquée audit transducteur. BAD ORIGINAL