INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le moyen de rappel élastique peut encore être un ressort 24 plat ou filaire ( , ), ressort conformé en V lorsque le ressort est en tension ( ) et les deux parties du V étant plaquées l’une contre l’autre au repos du ressort ; le ressort est positionné à l’intersection de la plaque centrale 11 et de la plaque de côté 12, une partie du V étant solidaire de la plaque centrale et une autre partie du V étant solidaire de la plaque de côté.
Dans une variante encore (non représentée), le moyen de rappel élastique agencé pour replier la plaque de côté contre la plaque centrale est une chaussette en tissu élastique dont la forme et les dimensions à vide sont ajustées aux dimensions de l’étui replié, les plaques étant positionnées à l’intérieur de la chaussette. Dans ce cas, le déploiement de l’étui entraîne une extension des fibres du tissus qui exercent alors un effort sur les plaques tendant à replier l’étui.
Un moyen d’entraînement manuel peut être ajouté pour entraîner la plaque de côté en mouvement inverse depuis la deuxième configuration de l’étui (étui replié) vers la première configuration de l’étui (étui déployé) et tendre le moyen de rappel élastique. Le moyen d’entraînement manuel peut être, par exemple : - Une languette 31 ( et 2) ou un cordon dont une première extrémité est fixée sur la plaque de côté ; une traction manuelle sur une deuxième extrémité libre de la languette permet de tirer la plaque de côté pour déployer l’étui ; ou encore - un trou 33 ( , ) percé dans la plaque centrale permet de passer un doigt à travers la plaque centrale pour appuyer sur la plaque de côté et la repousser vers l’extérieur.
Un moyen de verrouillage des plaques en configuration déployée de l’étui peut également être ajouté pour immobiliser la plaque de côté 12 lorsque l’étui est en configuration déployée, et immobiliser le moyen de rappel élastique en tension ; le dit moyen de verrouillage est de préférence désactivable manuellement pour libérer la plaque de côté et permettre au moyen de rappel élastique de replier la plaque de côté contre la plaque centrale, l’étui étant ainsi replié.
Selon un mode de réalisation ( , ), un bord libre 41 de la plaque de côté 12 et un bord libre 42 de la plaque de fermeture 13 comprennent chacun un élément d’arrêt, 41a, 42a ; les éléments d’arrêt sont, pour l’un, une partie concave 42a sur le bord libre de l’une des plaques (plaque de fermeture 13 dans l’exemple de la , ) et, pour l’autre, une partie correspondante convexe 41a sur le bord libre de l’autre des plaques (plaque de côté et ) ; les éléments d’arrêt de la plaque de côté et de la plaque de fermeture sont agencés pour coopérer et former ensemble le moyen de verrouillage des plaques lorsque l’étui est déployé.
En complément, le bord libre de la plaque de fermeture peut être prolongé localement pour former un appui 42b permettant d’écarter manuellement la plaque de fermeture de la plaque de côté et ainsi libérer la plaque de côté. L’appui 42b forme ainsi un moyen pour désactiver le moyen de verrouillage.
L’étui peut également comprendre un moyen formant butée agencé pour limiter un angle d’ouverture entre la plaque centrale et la plaque de côté. Dans un exemple ( ), un bord libre de la plaque de fermeture 13 peut être replié pour former un rebord 51 sur lequel la plaque de côté vient buter lorsqu’elle est entraînée manuellement pour déployer l’étui. Dans un autre exemple, le moyen formant butée est une languette 52 ( , ), par exemple une bande de tissu, dont une extrémité est solidaire de la plaque de côté et une autre extrémité est solidaire de la plaque de fermeture.
Dans un autre mode de réalisation, le moyen de rappel élastique est agencé pour déployer la plaque de côté 12 depuis la plaque centrale 11 jusqu’à une position de la plaque de côté où l’étui est déployé.
Le moyen de rappel élastique est par exemple : - un ressort plat ou filaire, ressort conformé en V au repos, les deux parties de la forme en V étant plaquées l’une contre l’autre lorsque le ressort est en tension, ressort positionné à l’intersection de la plaque centrale et de la plaque de côté, une partie de la forme V étant solidaire de la plaque centrale et une autre partie de la forme en V étant solidaire de la plaque de côté, ou - un fil de torsion conformé en U, le dit fil de torsion comprenant deux branches s ‘étendant dans un même plan lorsque le fil de torsion est en tension et dans des plans différents lorsque le fil de torsion est au repos, une première branche du fil de torsion en U étant solidarisée à la plaque centrale, une deuxième branche du fil de torsion en U étant solidarisée à la plaque de côté et une partie centrale du fil de torsion en U étant positionnée dans une zone d’articulation entre la plaque centrale et la plaque de côté.
Dans un autre exemple, la plaque de côté et la plaque centrale sont constituées d’une plaque pliée 26 formant ressort plat, la plaque pliée constituant d’une part la plaque de côté et la plaque centrale, et d’autre part le moyen de rappel élastique.
Un moyen d’entraînement manuel peut être ajouté pour entraîner la plaque de côté en mouvement inverse depuis la deuxième configuration de l’étui (étui déployé) vers la première configuration de l’étui (étui replié) et tendre le moyen de rappel élastique. Le moyen d’entraînement manuel peut être, par exemple, une languette ou un cordon 33 dont une première extrémité est fixée sur la plaque de côté ; une traction manuelle sur une deuxième extrémité libre de la languette ou du cordon permet de tirer la plaque de côté pour replier l’étui.
La ou les photodiodes sont réalisées à partir d’une même couche semiconductrice principale. Cette dernière s’étend dans un plan principal, et présente une première face et une deuxième face opposées l’une à l’autre et parallèles au plan principal. Les deux faces s’étendent donc suivant des plans identiques pour chacune des photodiodes, et délimitent verticalement (suivant l’axe d’épaisseur) la portion de détection.
Les photodiodes ne présentent pas une structure en mesa dans la mesure où elles sont réalisées à partir de la même couche principale semiconductrice et sont isolées optiquement les unes des autres par une portion latérale périphérique. Elles présentent ainsi un facteur de remplissage particulièrement élevé. Par ailleurs, elles sont ici de préférence passivées dans la mesure où la face où affleure le caisson dopé n+ est au moins en partie recouverte par une couche diélectrique de passivation. Celle-ci contribue à réduire la composante de surface du courant d’obscurité.
Le courant d’obscurité d’une photodiode est le courant électrique présent au sein de la photodiode en fonctionnement, lorsqu’elle n’est pas soumise à un rayonnement lumineux. Il peut être formé de courants générés thermiquement à l’intérieur du volume de la portion de détection (courants de diffusion, courants de déplétion, courants tunnels…) et de courants de surface. Les courants de surface peuvent être liés à la présence de charges électriques dans la couche diélectrique de passivation. En effet, ces charges électriques peuvent induire une modification de la courbure des bandes d’énergie à proximité de la surface, conduisant à la formation d’une zone déplétée ou d’une zone d’inversion. La zone déplétée, lorsqu’elle est située dans la zone de charge d’espace de la photodiode, peut donner lieu à des courants parasites de type génération-recombinaison. Par ailleurs, la zone d’inversion, alors électriquement conductrice, peut permettre le déplacement de charges électriques entre des régions polarisées électriquement et situées à l’interface avec la couche de passivation.
Dans le cadre de l’invention, la photodiode planaire comporte : une portion dite de détection de la couche semiconductrice principale, réalisée en un matériau M0 semiconducteur cristallin à base de germanium, et comportant : une première région dopée de type p (ici une semelle dopée p+), une deuxième région dopée de type n (ici un caisson dopé n+), et une région intermédiaire située entre les deux régions dopées et entourant le caisson dopé n+ dans le plan principal de la photodiode ; une portion latérale périphérique, destinée à être polarisée électriquement, s’étendant suivant un axe d’épaisseur de la photodiode jusqu’à venir au contact de la première région dopée de type p, et s’étendant au contact de la portion de détection en entourant la région intermédiaire dans le plan principal, et réalisée en plusieurs matériaux électriquement conducteurs (semiconducteur dopé et/ou métal) empilés l’un sur l’autre suivant l’axe d’épaisseur.
Comme il sera décrit en détail plus loin, la portion latérale périphérique comporte : au moins un premier matériau M1 électriquement conducteur, présentant un coefficient de dilatation thermique CTE1 inférieur au coefficient CTE0 du matériau semiconducteur M0 à base de germanium de la portion de détection ; et au moins un deuxième matériau M2 électriquement conducteur, présentant un coefficient de dilatation thermique CTE2 supérieur ou égal au coefficient CTE0 du matériau semiconducteur M0.
Le premier matériau M1 et le deuxième matériau M2 sont empilés l’un sur l’autre suivant l’axe d’épaisseur de la photodiode, de sorte que le premier matériau M1 s’étend verticalement à partir de la première face, et le deuxième matériau M2 s’étend verticalement entre le premier matériau M1 et la deuxième face. Cet agencement se traduit par la formation, dans la région intermédiaire : d’une première partie P1, entourée par le premier matériau M1 dans le plan principal, et présentant des contraintes mécaniques en tension ; et d’une deuxième partie P2 affleurant la deuxième face F2, entourée par le deuxième matériau M2 dans le plan principal, et, formée de : une zone latérale périphérique Z2p présentant des contraintes mécaniques en compression, qui entoure le caisson dopé n+ dans le plan principal ; et une zone centrale Z2c présentant des contraintes mécaniques en tension et entourée dans le plan principal par la zone latérale périphérique Z2p, où se situe le caisson dopé n+.
Notons que les contraintes mécaniques dont il est question ici sont orientées dans le plan principal de la photodiode. Les contraintes mécaniques entraînent une déformation des mailles du réseau cristallin du matériau contraint. Lorsque le matériau est en compression, respectivement en tension, il présente un paramètre de maille inférieur, respectivement supérieur, à sa valeur naturelle lorsque le matériau est relaxé (non contraint).
Aussi, la présence de cette zone latérale périphérique Z2p de la région intermédiaire où les contraintes mécaniques sont en compression, qui affleure la deuxième face et entoure le caisson dopé n+ dans le plan principal, se traduit par une augmentation locale de l’énergie de bandes interdites (ouverture de gap) du matériau M0 à base de germanium, et donc par une diminution de composante surfacique du courant d’obscurité, ce qui améliore les performances de la photodiode.
Les figures 1A et 1B sont des vues schématiques et partielles, en coupe transversale, d’une photodiode planaire 1 selon différents modes de réalisation, appartenant à une matrice de photodiodes de préférence identiques.
La photodiode planaire 1 de la se distingue essentiellement de celle de la en ce que la portion latérale périphérique 3 comporte une portion mince intercalaire 26 située entre et au contact des matériaux M1 et M2, permettant d’améliorer le contact ohmique entre ces matériaux. C’est le cas notamment lorsque le matériau M1 est du polysilicium dopé p+ et que le matériau M2 est du nitrure de titane. La photodiode planaire 1 de la se distingue également de celle de la par la présence d’une région latérale 14 dopée p et d’une zone latérale 15 en SiGe. Notons que l’une ou l’autre de ces caractéristiques peuvent également être présentes dans la photodiode planaire 1 de la .
On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel XYZ, où les axes X et Y forment un plan parallèle au plan principal des photodiodes 1, et où l’axe Z est orienté suivant l’épaisseur de la portion de détection 10 de la photodiode 1, à partir de la première face F1 en direction de la deuxième face F2. Les termes « inférieur » et « supérieur » font référence à un positionnement croissant suivant la direction +Z définie sur la .
Chaque photodiode 1 est réalisée à base de germanium, et est ici polarisée en inverse à partir de la deuxième face F2, tout en étant optiquement isolées les unes des autres par des portions latérales périphériques 3. Chaque photodiode 1 comporte une portion de détection 10 réalisée à base de germanium, et est adaptée à détecter le rayonnement lumineux dans le proche infrarouge (SWIR).
La photodiode 1 comporte une portion dite de détection 10 d’une couche semiconductrice principale 2, qui s’étend suivant l’axe Z entre une première face F1 et une deuxième face F2. Les faces F1 et F2 sont parallèles entre elles et opposées l’une à l’autre. La première face F1 et la deuxième face F2 sont communes aux photodiodes 1 de la matrice. Dans cet exemple, les faces F1 et F2 sont sensiblement planes.
L’épaisseur de la portion de détection 10, définie suivant l’axe Z entre les première et deuxième faces F1, F2, est ici sensiblement constante d’une photodiode à l’autre, par exemple est comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques microns, par exemple entre 1µm et 5µm environ. L’épaisseur est choisie de manière à obtenir une bonne absorption dans la gamme de longueurs d’onde du rayonnement lumineux à détecter. La portion de détection 10 présente une dimension transversale dans le plan XY pouvant être comprise entre quelques centaines de nanomètres et quelques dizaines de microns, par exemple comprise entre 1µm et 20µm environ.
La portion de détection 10 est réalisée en un matériau semiconducteur cristallin à base de germanium, noté M0, de préférence monocristallin. Par à base de germanium, on entend que le matériau M0 est du germanium ou est un composé (binaire ou ternaire…) formé d’au moins le germanium. Ainsi, la portion de détection 10 peut être réalisée, par exemple, en germanium Ge, en silicium germanium SiGe, en germanium étain GeSn, voire en silicium germanium étain SiGeSn. Elle peut ainsi être réalisée en le même matériau semiconducteur et présenter des régions de différents types de conductivité (homojonction) de manière à former une jonction pn ou pin. Elle peut en variante être un empilement de sous-couches de différents matériaux semiconducteurs (hétérojonction), lesquels sont alors formés à base de germanium.
La portion de détection 10 est ainsi formée d’une première région 11 dopée de type p, qui affleure la première face F1 et forme une « semelle » dopée de type p, et d’une deuxième région 12 dopée de type n, qui affleure la deuxième face F2 et forme un « caisson » dopé de type n. Par affleurer, on entend « arriver au niveau de », ou « s’étend à partir de ». Une région intermédiaire 13 non intentionnellement dopé (dans le cas d’une jonction pin), ou dopée p (dans le cas d’une jonction pn), est située entre et au contact des deux régions dopées 11, 12, et entoure le caisson 12 dopé n+ dans le plan principal. Dans cet exemple, la jonction semiconductrice est de type pin, la semelle 11 étant dopée de type p+, le caisson 12 étant dopé de type n+ et la région intermédiaire 13 étant non intentionnellement dopée.
Comme visible sur la , les parois de la cuve 1 comprennent au moins un espace primaire 14 participant à délimiter un volume interne de la cuve 1 et un espace secondaire 16 entourant l’espace primaire 14, chacun des espaces comprenant la couche thermiquement isolante 18, 22 et la membrane d’étanchéité 20, 24. On comprend que les parois de la cuve 1 sont ainsi composées de couches et de membranes superposées les unes au-dessus des autres, l’espace primaire étant étanche par rapport à l’espace secondaire.
Le puisard 12 est formé d’un volume qui s’ouvre sur le volume interne de la cuve, ce volume du puisard traversant la membrane d’étanchéité primaire 24, la couche thermiquement isolante primaire 22, la membrane d’étanchéité secondaire 20 et se termine dans l’épaisseur de la couche thermiquement isolante secondaire 18.
En se reportant à la , la membrane d’étanchéité 20, 24 comprend plusieurs bandes métalliques 26 présentant chacune une face externe 30 en contact de la couche thermiquement isolante 18, 22 et une face interne 50 tournée vers le volume interne de la cuve 1.
Une bande métallique est une plaque qui s’étend sur une longueur de plusieurs mètres, voire plusieurs dizaines de mètres, et d’une largeur inférieure à un mètre. Plusieurs bandes métalliques 26 sont disposées côte-à-côte et dans un même plan, et forment la membrane d’étanchéité primaire ou secondaire, selon le cas.
Les bandes métalliques 26 présentent un bord relevé 32 dirigé vers le volume interne de la cuve, les bandes métalliques 26 étant reliées entre elles via leurs bords relevés 32. Autrement dit, les bords relevés 32 de deux bandes métalliques 26 voisines l’une de l’autre sont rendues solidaires l’un de l’autre, par soudage par exemple, rendant par ce fait les bandes métalliques 26 solidaires l’une de l’autre et étanches l’une vis-à-vis de l’autre.
Tel que visible sur la , les bandes métalliques 26 présentent une épaisseur E1 de la bande métallique 26 mesurée entre leur face interne 50 et leur face externe 30, le long d’une direction parallèle à la direction verticale V. Cette épaisseur E1 de la bande métallique 26 est avantageusement comprise entre 0,6mm et 0,8mm. Avantageusement, l’épaisseur E1 de la bande métallique 26 est égale à 0,7mm, à la tolérance de fabrication près.
Comme visible sur les figures 2 à 6, la membrane d’étanchéité 20, 24 est traversée par le puisard 12. Pour gérer cette interférence, la membrane d’étanchéité 20, 24 comprend au moins une plaque de fermeture 34 disposée au moins en partie autour du puisard 12 et présentant une épaisseur E2 supérieure à l’épaisseur E1 de la bande métallique 26. Bien entendu, plusieurs plaques de fermetures 34 peuvent entourées le puisard 12 ou une même plaque de fermeture 34 peut être constituées de plusieurs sous-plaques de fermeture. En tout état de cause, celles-ci sont soudées à une paroi du puisard 12 et présentent l’épaisseur E2.
L’épaisseur E2 de la plaque de fermeture 34 est mesurée entre la face interne et la face externe de la plaque de fermeture 34, le long d’une direction parallèle à la direction verticale V. Cette épaisseur E2 de la plaque de fermeture 34 est avantageusement égale à 1,5mm, à +/- 10% près, que cela soit pour le mode de réalisation à trois pièces ou à quatre pièces.
On comprend de ce qui précède que l’épaisseur E1 de la bande métallique 26 est strictement inférieure à l’épaisseur E2 de la plaque de fermeture 34.
Selon l’invention et comme illustré sur les figures 2 à 7, la membrane d’étanchéité 20, 24 comprend au moins une plaque intermédiaire 36 disposée entre la plaque de fermeture 34 et au moins une des bandes métalliques 26. Cette plaque intermédiaire 36 est solidaire de la plaque de fermeture 34 et d’une ou plusieurs bandes métalliques 26. Cette solidarisation est par exemple opérée par soudage manuel, ou au moyen d’une machine de soudage à soudage et avancement automatiques.
Selon un aspect de l’invention, la plaque intermédiaire 36 est d’une épaisseur E3 inférieure ou égale à l’épaisseur E2 de ladite plaque de fermeture 34. L’épaisseur E3 de la plaque intermédiaire 36 est en revanche strictement supérieure à l’épaisseur E1 de ladite bande métallique 26. Un tel choix garantit une résistance mécanique autour du puisard 12, tout en offrant une certaine souplesse ce qui évite de générer un point de contraction particulier au sein de la paroi de fond. Le fait que l’épaisseur E3 de la plaque intermédiaire soit inférieure ou égale à l’épaisseur E2 de la plaque de fermeture 34 avec laquelle elle est liée offre un compromis résistance/souplesse qui convient au puisard 12, tout en tolérant une contraction ou une dilatation de la membrane d’étanchéité 20, 24, lorsqu’elle est par exemple en contact ou hors contact avec du gaz liquide.
Selon un exemple, la plaque intermédiaire 36 présente une épaisseur E3 identique à l’épaisseur E2 de la plaque de fermeture 34, à la tolérance de fabrication près, l’épaisseur E1 de la bande métallique 26 étant quant à elle par exemple égale à 0,7mm. Plus précisément, la plaque intermédiaire 36 présente une épaisseur égale à 1,5mm à 10% près.
Selon un autre exemple de réalisation de l’invention, la plaque intermédiaire 36 présente une épaisseur E3 de 1,0mm, tandis que la plaque de fermeture 34 présente une épaisseur E2 égale à 1,5mm à 10% près, l’épaisseur E1 de la bande métallique 26 étant alors égale à 0,7mm.
Les figures 3 à 6 montrent deux grandes plaques intermédiaires 36a disposées transversalement de part et d’autre du puisard 12 et d’une longueur supérieure au diamètre du puisard 12. Ces figures montrent aussi quatre petites plaques intermédiaires 36b disposées longitudinalement par couple de part et d’autre du puisard 12, et d’une longueur inférieure au diamètre du puisard 12. L’ensemble formé des deux grandes plaques intermédiaires 36a et des quatre petites plaques intermédiaires 36b entourent entièrement la plaque de fermeture 34.
Selon une possibilité, le premier seuil de charge et le second seuil de charge varient en fonction de la température mesurée.
Selon une autre possibilité, le premier seuil de charge diminue lorsque la température mesurée augmente et/ou le second seuil de charge diminue lorsque la température mesurée augmente.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la température mesurée est une température de la source d’alimentation secondaire, ou bien une température extérieure.
De manière connue, la température extérieure a une influence sur la vitesse des réactions électrochimiques se produisant au niveau des interfaces électrodes/électrolyte de la batterie, soit sur la capacité des batteries et leur performance/comportement en terme de charge et de décharge. Si la température baisse, le rendement de la réaction sur l'électrode décroît également. En supposant que la tension de la batterie reste constante, le courant de décharge diminue, il en va de même pour la puissance restituable de la batterie. Inversement, si la température augmente, la puissance restituable de la batterie augmente alors. Cependant, si la température est trop élevée, les batteries surchauffent, avec un risque important qu’elles s’endommagent.
Le procédé automatique tient avantageusement compte de l’influence de la température sur le rendement et la capacité de la batterie, en ajustant les valeurs du premier seuil de charge et du second seuil de charge en fonction, selon deux variantes de réalisation de l’invention, de la température de la source d’alimentation secondaire ou bien de la température extérieure, de sorte à ce que l’au moins une batterie constituant la source d’alimentation secondaire voie son nombre de cycle de charge/décharge réduit et ne s’endommage pas si elle est soumise à des températures élevées (au-delà de 45°) ou basses (en dessous de 5°). Ainsi, suivant la température mesurée, le procédé automatique laisse le premier seuil de charge et le second seuil de charge à leur valeur actuelle (il ne les modifie pas), ou bien il augmente ou diminue ces dernières.
Un avantage que présente la mesure de température extérieure est de procéder à une modification des valeurs du premier seuil de charge et du second seuil de charge en cas de températures extérieures élevées ou trop basses sans attendre que la batterie atteigne un état critique pouvant l’endommager. Par exemple, dans le cas d’une température extérieure supérieure à 45°, les valeurs du premier seuil de charge et du second seuil de charge sont diminuées afin de réduire le nombre de cycle de l’au moins une batterie de la source d’alimentation secondaire et la puissance fournie avant que l’au moins une batterie soit en surchauffe.