Brevet FR2063024A1 — publié le 19710702

i 2063024 La présente invention concerne un dispositif optoélectronique, du type constitué par un dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement et commandé par voie électrique ainsi qu'un dispositif à semi-conducteurs photo-électrique séparé 5 électriquement du dispositif précédent, les deux dispositifs étant prévus dans un boîtier commun dans lequel ils sont accouplés optiquement de telle manière qu'un courant électrique qui excite le dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement provoque l'émission d'un courant électrique secondaire fourni par 10 le dispositif à semi-conducteurs photo-électrique. De tels dispositifs sont connus ; ils servent de préférence de relais. Afin de les soustraire à l'influence de leur entourage, plus particulièrement à toute influence optique, les deux éléments constitutifs sont disposés dans un boîtier commun, 15 en particulier dans un boîtier obscurci duquel sortent uniquement les quatre conducteurs électriques dont deux servent à commander la partie qui est susceptible d'émettre un rayonnement alors que les deux autres servent à commander la partie photo-électrique. Afin d'augmenter le rendement d'un tel dispositif opto-20 électronique, on peut concentrer le rayonnement émis par la partie du dispositif susceptible d'émettre un rayonnement sur les zones photosensibles du dispositif semi-conducteur photo-électrique, soit à l'aide de l'effet réfléchissant du boîtier ou de moyens optiques auxiliaires, tels que des lentilles. Ce même 25 résultat peut également être obtenu en utilisant un "conducteur de lumière'' dont une extrémité est soumise à llaction du dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement, alors que le rayonnement sortant par l'autre extrémité du conducteur de lumière est appliqué directement à la jonction pn, sensible au 30 rayonnement, du dispositif semi-conducteur photo-électrique. L'utilisation d'un tel conducteur de lumière offre avant tout des avantages technologiques lorsque, pour des raisons de fonctionnement, les deux éléments constitutifs du dispositif opto-électronique sont portés à des potentiels électriques très 35 différents au point qu'une décharge électrique prend naissance lorsque ces deux éléments constitutifs sont par trop rapprochés l'un de l'autre. Le conducteur de lumière permet alors de régler un écartement important sans que cela entraîne des pertes trop importantes tant du point de vue du rendement optique que de la 40 sensibilité du dispositif. Le conducteur de lumière doit, pour 70 34140 2 2063024 des raisons qui sont apparentes, être entièrement réalisé avec une matière isolante. Une possibilité est donnée par l'emploi d'une tige massive d'une matière optiquement transparente telle que le verre ou le quartz. Une autre possibilité réside dans 5 l'emploi de conducteurs de lumière formés par des fibres de verre. Lors du montage d'un tel dispositif dans un boîtier, la présence d'un conducteur de lumière en verre ou en quartz conduit, en raison de la liaison rigide qu'il entraîne entre les deux parties constitutives du dispositif opto-électronique, des dif-10 ficultés de montage considérables car les manipulations nécessaires au montage sont rendues plus difficiles, et on peut facilement casser le dispositif. Si l'on a par exemple un boîtier tubulaire correspondant à l'allure géométrique du dispositif à y monter, et sur l'un des couvercles duquel doit être montée la 15 partie émettant le rayonnement alors que sur l'autre couvercle doit être montée la partie photosensible du dispositif optoélectronique, il est nécessaire de donner audit boîtier des dimensions très précises qui habituellement ne sont pas requises et usuelles dans la technique des semi-conducteurs, cela entraî-20 nant par contre la complexité des moyens à mettre en oeuvre lors de la réalisation d'un tel dispositif opto-électronique. Pour remédier à de telles difficultés de montage, l'invention propose d'utiliser, dans un dispositif opto-électronique du genre défini ci-dessus, un conducteur de lumière fait avec 25 une substance élastique et plastique et transparente pour le rayonnement, et servant au couplage optique entre le dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement et le composant semi-conducteur photo-électrique. De préférence, on utilisera un conducteur de lumière fait avec un caoutchouc de silicone 20 transparent, bien que l'on puisse employer d'autres matières synthéticues transparentes à la lumière, dont les propriétés élasto-mécaniques sont réglées de façon correspondante. Ce réglage doit autoriser une compression et un allongement du matériau, qui doivent de préférence disparaître avec 35 la contrainte mécanique. Les caractéristiques nécessaires sont précisément données par du caoutchouc de silicone que l'on peut comprimer de 10 à 20% de sa longueur sans qu'apparaisse une force antagoniste supérieure à 1 g. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous, et représenté 40 au dessin annexé une forme d'exécution d'un dispositif opto 70 34140 3 2063024 électronique conforme à l'invention. Le boîtier du dispositif est constitué par une bague cylindrique 1 faite avec une matière isolante noircie, par exemple avec du verre ou une céramique. Cette bague est obturée à ses 5 extrémités par des supports métalliques 2 et 3 pourvus d'ouvertures et fixés à l'aide d'un adhésif approprié permettant en particulier une fermeture étanche. Chacun de ces couvercles métalliques 2 et 3 en forme de disques, sert de support et d'électrode pour l'une des deux parties constitutives du dispositif opto-10 électronique. C'est la raison pour laquelle chacun de ces disques est pourvu des conducteurs métalliques 4 et 5 respectivement. Dans l'exemple d'exécution représenté, le support inférieur 2 forme l'électrode pour le composant susceptible d'émettre un rayonnement et qui peut par exemple être une diode à luminescence, 15 une diode laser ou tout autre dispositif à cristal connu susceptible d'émettre un rayonnement, alors que l'électrode-support supérieure 3 forme le contact du dispositif semi-conducteur photosensible qui peut être constitué par exemple par une photodiode ou par un phototransistor. Le composant susceptible d'émettre un 20 rayonnement est désigné par la référence 6 et le composant photosensible par la référence 7. L'autre électrode (et éventuellement une troisième électrode) de ces composants est contactée avec les autres conducteurs 8 et 9, respectivement, ces deux conducteurs passant, 25 avec isolement réalisé par exemple à l'aide d'une pastille de verre, par les électrodes-supports correspondantes 2 et 3. Entre la partie constitutive 6 qui est susceptible d'émettre un rayonnement et la partie constitutive photosensible 7, se situe le conducteur de lumière 10, réalisé par exemple avec du caoutchouc 30 de silicone transparent, et dont une extrémité est collée à la surface du composant émettant le rayonnement, dans la plage de sortie du rayonnement, alors que l'autre extrémité du conducteur de lumière 10 est collée à la partie constitutive photosensible, dans la zone à charger, par exemple à une jonction pn. Il est 35 évident qu'il faut utiliser un adhésif ou une colle qui diminue le moins possible la qualité de la jonction ; on utilisera à cet effet une colle à base de caoutchouc de silicone, par exemple. L'ensemble du dispositif est avantageusement réalisé de telle manière que le boîtier, la partie constitutive suscep-40 tible d'émettre un rayonnement, le conducteur de lumière et la 70 34140 4 2063024 partie constitutive photosensible soient disposés coaxialement. ✓ La longueur du boîtier dépend avant tout de la différence des potentiels. Pour le montage d'un tel dispositif, il convient d'abord 5 de fixer la partie 6 du dispositif opto-électronique, susceptible d'émettre un rayonnement, sur le support 2, et de la coller avec le conducteur de lumière de la manière qui est visible dans la figure, le dispositif étant ensuite relié avec l'élément tubu-laire ou en forme d'anneau du boîtier. De plus, on fixe sur 10 l'autre électrode-support 3 la partie photo-électrique 7, par exemple une photodiode, dans la position appropriée, et on enduit de colle la partie qui est à relier au conducteur de lumière et/ou l'extrémité libre dé celui-ci. On place ensuite l'électrode-support 3 pourvue du composant photo-électrique 7, sur le bord 15 libre de l'élément tubulaire 1 du boîtier, en veillant à ce que la zone de travail du composant 7 se situe sur l'extrémité libre du conducteur de lumière 10 pour que le collage de ces deux éléments puisse s'effectuer. Pour des raisons qui sont évidentes, il est avantageux de comprimer légèrement le conducteur de lumière, 20 lors de la mise en place et du montage de l'électrode-support 3, afin d'assurer le contact nécessaire. C'est la raison pour laquelle il convient de donner au conducteur de lumière une longueur supérieure de quelques dixièmes de millimètres par rapport à la longueur qui est nécessaire du point de vue géométrique. Dans 25 des dispositifs conformes à l'invention qui ont été réalisés, le conducteur de lumière avait une longueur allant de quelques millimètres à quelques centimètres. 70 34140 5 2063024 REVENDICAT IONS 1. Dispositif opto-électronique, du type constitué par un dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement et commandé par voie électrique, ainsi qu'un dispositif à semiconducteurs photo-électrique séparé électriquement du dispositif 5 précédent et logé avec celui-ci dans un boîtier commun dans lequel les deux dispositifs sont couplés optiquement entre eux de telle manière qu'un courant électrique excitant le dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement donne naissance à un courant électrique secondaire fourni par le dis-10 positif à semi-conducteurs photo-électrique, caractérisé par le fai': qu'il comporte un conducteur de lumière fait avec une matière plastiquement élastique, transparente au rayonnement,et servant au couplage .optique entre le dispositif à cristal susceptible d'émettre un rayonnement et le composant à semi-conduc-15 teurs photo-électrique. 2. Dispositif opto-électronique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le conducteur de lumière est fait avec du caoutchouc de silicone transparent. 3. Dispositif opto-électronique suivant la revendica-20 tion 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élément constitutif susceptible d'émettre un rayonnement et le composant photo-électrique ainsi que le conducteur de lumière reliant cet élément et ce composant sont disposés coaxialement dans un boîtier commun, de préférence dans un boîtier de révolu- 25 tion. 4. Dispositif opto-électronique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le composant susceptible d'émettre un rayonnement et le composant photo-électrique sont montés chacun sur un support métallique 30 servant simultanément d'électrode et de couvercle de fermeture des extrémités d'un boîtier obscurci ou noirci, formé par une bague ou par un élément tubulaire en céramique, chacun desdits supports ou couvercles étant pourvu d'une ouverture servant au passage, avec isolement, d'un autre conducteur électrique menant 35 vers le composant correspondant.