Brevet FR2086313A1 — publié le 19711231

L'invention concerne un transducteur comportant au moins un semiconducteur piëzo-électrique présentant la forme d'un cristal filiforme, dont les extrémités sont munies dfélectrodes alors que le semiconducteur est associé mécaniquement à 5 une membrane. Un tel transducteur est, sous la forme d'un microphone, connu du brevet allemand No. 1.261.176. Dans ce brevet, il s'agit de plusieurs cristaux filiformes flixés tant en série qu'en parallèle sur une membrane, Ces cristaux filiformes qui ■jO dans la littérature sont désignés par le terme "whiskers", ont des propriétés piëzo-résistives, ce qui signifie que sous l'influence de forces mécaniques extérieures, la résistance électrique du cristal filiforme varie. L'invention est remarquable en ce que chaque cristal -|cj filiforme est muni d'au moins une jonction p-n élaborée pratique ment en direction transversale et dont au moins un élément sensible à des variations de pression est couplé directement à la membrane. Près d'une jonction p-n, la variation de résistance 20 résultant d'une variation de pression est considérablement supérieure à la variation de résistance dans le matériau lui-même, comme c'est le cas dans le microphone connu cité ci-dessus La mise à profit de la sensibilité à des variations de pression de jonctions p-n dans des corps semiconducteurs de forme plane 25 est pratiquée depuis longtemps déjà; voir par exemple le brevet américain No. 3-^33«904. Sur une telle jonction p«n, on place une aiguille qui est reliée à une membrane. Toutefois, une telle construction est mécaniquement faible et ne se prête pas du tout à une fabrication en grande série. En outre, on n'utilise 30 qu'une très faible partie de la surface de la jonction p-n. La partie de jonction non utilisée affaiblit en outre l'effet obtenu, tandis que par ailleurs, le manque d'uniformité de la tension de pression mécanique sous la pointe de l'aiguille donne rapidement lieu à des phénomènes de rupture. Le but de l'invention est de mettre à profit de façon simple les propriétés d'une jonction p-n et de coupler celle-ci directement à la membrane de telle façon que la jonction p-a entière soit soumise à une tension mécanique aussi uniforme que possible. Ce faisant, on utilise le mieux possible Zj_o la jonction p—n entière. 71 14389 "2" 2086313 On a pu constater également l'avantage que le rapport signal/bruit dans le transducteur conforme à l'Invention est considérablement meilleur qu'il ne l'est dans le cas du microphone connu précmté. 5 Un mode de réalisation du couplage préconisé par l'invention est remarquable en ce qu'à l'endroit où est effectué le couplage de l'élément sensible à des variations de pression, la membrane est munie d'une rainure pratiquement transversale au cristal filiforme, cette rainure divisant la membrane 10 en parties qui vibrent indépendamment les unes des autres* Lorsque comme élément sensible à des variations de pression, on n'utilise qu'une seule jonction p-n, une seule rainure dans la membrane suffit. Lorsque la membrane est conique et que la rainure la divise en deux moitiés, celles-ci, vibrant 15 séparément, sont animées de vibrations telles que lè cristal filiforme, élaboré transversalement à la rainure et reposant de préférence directement contre la membrane, est soumis tant à des forces de traction qu'à des forces de compression. La description suivante, en regard du dessin annexé, 20 le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'une membrane emboutie. La figure 2 est une coupe illustrant, un détail du 25 transducteur conforme à l'invention. Sur la figure 1îji la membrane 1 a été emboutie cte façon à affecter une forme conique. La membrane a un bord plan 2 et une partie médiane plane 3» La membrane est munie d'une rainure diamétrale 4, celle-ci reliant donc deux parties du bord, 30 diamétralement opposées,par l'intermédiaire de la partie médiane 3- Transversalement à la gorge k, un cristal filiforme 5 a été fixé directement sur la partie médiane 3» La figure 2 illustre plus en détail la position occupée par le cristal 5 sur la partie médiane 3. Cette partie 3 35 est munie de la rainure semi-circulaire h, alors que' à l'aide d'une colle, on a fixé transversalement à la gorge h un whisker 5 (cristal filiforme) sur la partie médiane 3« Les extrémités du whisker % sont munies' d'électrodes 6, 7» auxquelles se raccordent les fils de connection electriques 8, 9* En direction 40 transversale, le cristal filiforme 5 est muni d'une seule -3- 2086313 71 14389 jonction p-n 10, située au-dessus de la rainure h. Celle-ci divise la membrane en deux parties qui vibrent indépendamment l'une de l'autre. Dans la direction axiale, c'est à dire dans la direction perpendiculaire à la partie médiane, les deux parties 5 vibrent dans le même mode de vibration, mais par la présence de la rainure, il se forme comme un effet d'articulation, ce qui près de la partie médiane 3 donne lieu à un mouvement de traction ou à un mouvement de compression. A l'endroit de la partie médiane 3j les deux parties de membrane se déplacent suivant les 10 flèches 12 et 13. Il se peut évidemment que le cristal filiforme présente également d'autres jonctions p-n; toutefois, celles-ci ne servent que d'éléments d'amplification et non d'éléments sensibles à 'des variations de pression. 2086313 71 14389 REVENDICATIONS : TI Transducteur comportant au moins un semiconducteur piëzo-électrique présentante la forme d'un cristal filiforme, dont les extrémités sont munies d'électrodes alors que le semi-5 conducteur est associé mécaniquement à une membrane, caractérisé en ce que chaque cristal filiforme est muni d'au moins une jonction p-n élaborée pratiquement en direction transversale et dont au moins un élément sensible à des variations de pression est couplé directement à la membrane. 10 2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à, l'endroit où est réalisé le couplage de l'élément sensible à des variations de pression, la membrane est munie d'une rainure pratiquement transversale au cristal filifoimç, cette rainure divisant la membrane en deux parties qui vibrent 15 indépendamment 1'une de 1» autre. 3• Transducteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le cristal filiforme repose directement c ontre la membrane.