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La présente invention est relative à des appareils électriques et plus particulièrement à des appareils perfectionnés pour la mesure de la ten- sion de percement ou de traversée d'un transistor.
Pour qu'un transistor puisse amplifier efficacement des courants al- ternatifs à haute fréquence, il est nécessaire qu'il ait une faible largeur de base, par exemple de l'ordre de 0,00007 à 0,00014 pouce, de telle sorte que le temps de transit des porteurs minoritaires injectés circulant de l'élément d'é- metteur au collecteur du transistor soit faible. Toutefois,'un transistor ayant une telle faible largeur de base a généralement aussi une faible tension de percement. Cette dernière tension est la plus faible valeur de polarisation in- verse qui, lorsqu'elle est appliquée entre le collecteur et la base (ou entre l'émetteur et la base) du transistor, produit dans son élément de base une zone de charge d'espace qui s'étend entre les éléments de collecteur et d'émetteur.
La condition dans laquelle la zone précitée de charge d'espace s'étend sur l'en- tièreté de l'élément de base, entre les éléments d'émetteur et de collecteur, est dénommée percement ou traversée.
Pendant la période où le transistor se trouve en état de percement ou de traversée, il ne fonctionne pas avec son mode normal de diffusion de porteurs minoritaires, mais au contraire il fonctionne avec des caractéristiques d'impé- dance et d'amplification tellement modifiées qu'il devient impropre ou inactif dans des circuits établis pour des transistors fonctionnant de la façon cou- rante. Parce que, dans les circuits courants à transistors, l'élément de collec- teur fonctionne en général avec une tension de polarisation inverse appliquée, la tension de percement ou de traversée est un paramètre important limitant la tension maximum de collecteur qui peut être appliquée au transistor en tenant compte du mode de fonctionnement normal du transistor.
Etant donné que la tension de percement ou de traversée varie direc- tement proportionnellement au carré de la largeur de la base du transistor, l'on a d'abord cru que des séries de transistors ayant pratiquement la même tension de percement ou de traversée pouvaient être produites simplement en formant des régions de base de largeurs pratiquement égales dans des séries de corps semi- conducteurs ayant approximativement la même densité d'impuretés caractéristiques.
Toutefois, la tension de percement d'un transistor est proportionnelle non seu- lement au carré de la largeur de la base, mais aussi aux inverses respectifs de la résistivité de masse de la matière semi-conductrice et de la mobilité des porteurs minoritaires dans celle-ci, et les valeurs de ces deux dernières quantités peut varier fortement même pour des différences extrêmement faibles dans la structure cristalline de lots différents de la matière semi-conductrice. Par con- séquent, même lorsque les largeurs de base de transistors successifs sont main- tenues dans des limites de tolérance extrêmement étroites, la valeur de leurs tensions de percement ou de traversée peut malgré tout varier dans une large gam- me de valeurs à cause des variations inévitables de la nature de la matière cris- talline.
Etant donné que, dans de nombreuses applications, il est essentiel que la tension de percement ou de traversée soit pratiquement égale à une valeur fi- xe prédéterminée, il a jusqu'à présent été nécessaire de rejeter fréquemment, au cours de la fabrication, un nombre important des transistors ainsi fabriqués parce que leurs tensions de percement ou de traversée tombent en dehors des étroites limites de tolérances admissibles pour ce paramètre. Le coût d'une telle méthode est évident.
Pour. éviter cette perte indésirable de temps et de matières et les frais élevés en résultant, il s'est révélé désirable dans certaines circonstances de contrôler les épaisseurs des bases de transistors successifs de façon à pro- duire des éléments ayant pratiquement la tension de percement désirée. Par exem- ple, un procédé pour obtenir ce résultat dans la fabrication de transistors à barrière de surface consiste à enregistrer ou à déceler d'une autre façon les valeurs des tensions de percement de transistors successifs et à ajuster périodi- quement, soit automatiquement, soit manuellement, l'épaisseur à laquelle l'appa-
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reil de gravure usine les galettes semi-conductrices, de façon à compenser des écarts systématiques des tensions de percement successives par rapport à la va- leur désirée.
Pour atteindre ce but dans un agencement d'assemblage pour la produc- tion en série de transistors, il est nécessaire que l'on dispose d'un appareil de mesure de la tension de percement qui puisse être manipulé aisément par un opérateur relativement peu expert et qui procure des lectures qui sont directes, sans ambiguïtés, précises et aisément enregistrées par un voltmètre enregistreur.
Il est en outre désirable que l'appareil soit de construction simple de façon à être relativement exempt de pannes ainsi que peu coûteux. Jusqu'à présent, tou- tefois, aucun appareil possédant ces caractéristiques désirables n'a été dispo- nible. Au contraire et à titre d'exemple, un appareil typique de la technique antérieure pour la mesure de la tension de percement d'un transistor comprend un générateur de balayage qui est connecté de façon à appliquer entre le collec- teur et la base du transistor une tension de polarisation inverse, dont la va- leur est périodiquement balayée sur une gamme de valeurs comportant la tension de percement. Un tel appareil comprend en outre un oscilloscope à rayons catho- diques ayant des impédances d'entrée élevées pour les circuits de déviation ho- rizontal et vertical, respectivement.
Le circuit de déviation horizontal de l'os- cilloscope est connecté entre le collecteur et la base du transistor, tandis que son circuit de déviation vertical est connecté entre l'émetteur et la base. Il était considéré essentiel dans la technique antérieure que le circuit émetteur- base soit maintenu pratiquement en circuit ouvert. Dans ces conditions, une trace est produite sur l'écran de l'oscilloscope, cette trace étant pratiquement hori- zontale jusqu'à ce que la tension de balayage appliquée entre les éléments de collecteur et de base atteigne la tension de percement; la trace oscilloscopique dévie alors de l'horizontale pratiquement linéairement lorsque la tension de balayage continue de plus en plus à dépasser la tension de percement.
En consé- quence, le point où'la trace dévie de l'horizontale indique la tension de perce- ment du transistor.
Cet appareil, bien que procurant en fait une mesure de la tension de percement, souffre de divers désavantages. Tout d'abord, il est coûteux. Plus précisément, il comprend un oscilloscope à rayons cathodiques coûteux qui doit avoir des impédances d'entrée élevées, en particulier dans le circuit de dévia- tion vertical. En outre, il comprend un générateur de balayage, qui peut être coûteux. En plus, l'échelle horizontale de l'oscilloscope doit être calibrée avec précision afin d'être utilisable pour cette mesure. A ce point de vue, à moins d'utiliser un oscilloscope avec un écran de grand diamètre, il est diffi- cile de le calibres et d'y lire des tensions avec une bonne précision.
En outre, même lorsqu'on utilise un oscilloscope à grand écran, la position du point de rupture dans'la caractéristique représentée, point caractéristique de la tension de percement, est fréquemment quelque peu arrondie et par conséquent ambigüe et il en résulte que la précision de la mesure est souvent insuffisamment bonne pour l'utilisation en production commerciale. En plus, l'image oscillographique n'est pas pratique pour établir un enregistrement permanent des mesures des ten- sions de percement d'éléments successifs et par conséquent n'est pas appropriée pour l'utilisation dans l'indication de tendances systématiques des tensions de percement des éléments successifs.
Par conséquent, un but de la présente invention est de procurer un appareil destiné à mesurer avec précision une quantité fonction de la tension de percement d'un transistor qui y est connecté.
Un autre but est de procurer un appareil qui produit une lecture di- recte et précise de la tension de percement d'un transistor qui y est connecté.
Encore un autre but est de procurer un appareil de mesure de tension de percement qui ne nécessite aucun circuit d'oscilloscope ou de balayage coû- teux.
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Un autre but est de procurer un appareil de mesure de tension de per- cement qui peut être utilisé avec succès par des opérateurs techniquement non avertis travaillant dans une chaîne d'assemblage.
Encore un autre but est de procurer un appareil de mesure de tension de percement dont la sortie peut être fournie aisément à un voltmètre enregis- treur, de telle sorte que les lectures de la tension de percement de transistors successifs peuvent aisément être inscrites sur un seul enregistrement.
Un but supplémentaire est de procurer un appareil de mesure de ten- sion de percement qui peut être aisément adapté pour son incorporation dans une ligne d'assemblage mécanisée pour la production en série de transistors.
Tous les buts ci-avant de la présente invention sont atteints en uti- lisant un nouvel appareil pour la mesure d'une quantité fonction de la tension de percement d'un transistor, qui comprend une masse de matière semi-conductrice et des premiers et seconds éléments redresseurs placés sur ladite masse. Cet ap- pareil comporte des moyens pour l'application, entre le premier élément redres- seur et le corps semi-conducteur, une tension de polarisation inverse ayant une amplitude supérieure à la tension de percement du transistor. Il comprend en ou- tre des moyens résistants destinés à fournir au second élément redresseur un po- tentiel ayant une valeur située dans une gamme limitée par le potentiel du corps semi-conducteur et le comprenant et par un second potentiel de polarité telle que le second élément redresseur soit polarisé dans le sens de conduction.
Fina- lement, pour indiquer l'amplitude de la valeur fonction de la tension de perce- ment, l'on prévoit des moyens de mesure de tension dont une borne est connectée audit second élément redresseur et l'autre borne est alimentée par des moyens appropriés avec un potentiel qui est une fonction connue de celui dudit premier élément redresseur.
Dans certaines formes de réalisation préférées, les moyens résistants comprennent une résistance et une source de tension connectées en série entre ledit second élément redresseur et le corps semi-conducteur, la source de ten- sion ayant une polarité telle que ledit second élément redresseur soit polarisé dans le sens de conduction, tandis que dans l'autre forme de réalisation préfé- rée, ces moyens comprennent simplement la résistance connectée entre ledit se- cond élément et le corps. Toutefois, lorsqu'on désire mesurer avec précision la valeur effective de la tension de percement par rapport à une quantité fonction de celle-ci mais qui n'y est pas égale, ladite autre borne des moyens de mesure de tension est connectée directement audit premier élément redresseur du transis- tor.
Lorsqu'au contraire, l'on désire mesurer une tension qui est fonction de la tension de percement mais qui n'y est pas égale, par exemple lorsqu'on désire mesurer la variation de la tension de percement du transistor à partir d'une va- leur prédéterminée, ladite autre borne des moyens de mesure de tension est ali- ,entée avec une tension différant d'une quantité prédéterminée de la tension appliquée audit premier élément redresseur.
Dans toutes les formes préférées de l'appareil suivant la présente in- vention, les moyens de mesure de tension ont une impédance dépassant notablement la résistance des moyens résistants ainsi que l'impédance du corps semi-conduc- teur entre lesdits premiers et seconds éléments redresseurs et prend la forme particulière d'un voltmètre enregistreur. En utilisant un voltmètre enregistreur, un enregistrement précis des tensions de percement de transistors essayés succes- sivement est obtenu. En conséquence, comme indiqué ci-avant, l'opérateur de la ligne d'assemblage peut immédiatement détecter, en examinant cet enregistrement, des variations inadmissibles des tensions de percement des transistors successifs dans la ligne et ajuster en conséquence l'appareil déterminant la largeur de la base afin de compenser de telles variations.
En pratique, cette technique a ré- duit à une valeur pratiquement insignifiante le nombre de transistors considérés comme rebut parce que les tensions de percement se trouvent en dehors de la gam- me admise.
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D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue partiellement schématique et partiellement en section d'une forme de réalisation préférée de l'appareil suivant l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques de deux autres formes de réalisation de l'appareil suivant l'invention.
L'on se réfèrera d'abord à la figure 1,dans laquelle est représenté schématiquement un appareil de mesure de tension de percement comportant la pré- sente invention. Cette forme de réalisation sera décrite particulièrement en fonction de son utilisation pour la mesure des tensions de percement de transis- tors à barrière de surface. Toutefois, il doit être entendu qu'elle peut aussi être utilisée pour mesurer les tensions de percement ou de traversée de bien d'autres types de transistors.
Ainsi, la figure 1 représente un transistor à barrière de surface 10, partiellement fabriqué, dont la tension de percement ou de traversée doit être déterminée. Ce transistor comporte une galette 12 de germanium de type n qui peut par exemple avoir une résistivité de masse d'environ 0,8 ohm par centimètre, une durée de porteurs minoritaires dépassant 50 microsecondes, une longueur et une largeur de 0,10 pouce et 0,05 pouce, respectivement, et une épaisseur sur la plus grande partie de sa surface d'environ 0,003 pouce. Le transistor 10 comporte en outre des électrodes d'émetteur et de collecteur 14 et 16, respectivement, qui peuvent être faites en indium et être placées dans des évidements coaxiaux 18 et 20, respectivement.
D'une façon typique, l'épaisseur de la matière semi-conduc- trice subsistant entre les évidements opposés est de 0,00012 pouce. Le transis- tor 10 comprend en outre une patte de base en nickel 22 fixée à la galette 12 par des moyens établissant un contact pratiquement ohmique avec celle-ci, par exemple à l'aide d'une soudure constituée principalement d'étain. En outre, le transistor 10 comporte une structure de montage 24 qui comporte une tige en verre cylindrique 26 dans laquelle sont incorporés trois fils en cuivre nickelé 28, 30 et 32, respectivement, placés parallèlement dans le même plan par rapport à l'axe de la tige. La galette 12 est reliée électriquement au fil 30 de position cen- trale de la structure 24 par soudure de la patte de base 22 au fil 30.
Les fils périphériques 28 et 32 sont, au cours d'une étape ultérieure de la fabrication du transistor, connectés électriquement, respectivement, à l'électrode d'émetteur 14 et à l'électrode de collecteur 16, par des fils fins (non représentés).
Pour mesurer la tension de percement du transistor 10, il est néces- saire d'établir des contacts électriques à faible résistance, respectivement, avec l'électrode d'émetteur 14 et l'électrode de collecteur 16 de ce transistor.
En outre, afin que l'appareil de mesure de tension de percement puisse être utile dans une ligne d'assemblage pour la production en série de transistors, à grande vitesse, il est nécessaire qu'un travailleur non spécialisé soit à même à la fois d'établir et de brider rapidement ces contacts électriques à faible résistance sans possibilité d'endommagement du transistor. Il doit être entendu que le tran- sistor peut en fait être très aisément endommagé parce que, comme indiqué ci- avant, l'épaisseur de la matière semi-conductrice entre ces électrodes d'émetteur et de collecteur est fréquemment inférieure à 0,0001 pouce et est aisément brisée par un coup ou une force quelconque d'amplitude appréciable.
Ainsi, pour éviter de rompre le corps de transistor fragile, le contact électrique vers les électro- des d'émetteur et de collecteur doit être effectué d'une façon telle que seule la quantité minimum de chocs et de forces mécaniques nécessaires pour assurer une connexion à faible résistance soit appliquée.
Un appareil de mise en contact remplissant toutes ces conditions sévè- res est représenté à la figure 1 et comporte un sous-assemblage de contact d'émet- teur 34, un sous-assemblage de contact de collecteur 36 et un gabarit de place-
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ment de transistor 38, tous ces éléments étant placés rigidement les uns par rap- port aux autres. Les sous-assemblages de contact d'émetteur et de contact de col- lecteur 34 et 36, respectivement, ont une structure pratiquement identique, de telle sorte qu'il n'est nécessaire d'en décrire qu'un seul de façon détaillée.
Comme représenté au dessin, le gabarit de mise en place de transistor 38 peut comporter une enveloppe métallique cylindrique, représentée en coupe en 40, enveloppe qui sur la plus grande partie de sà longueur a un diamètre interne pratiquement égal au diamètre externe de la tige de verre 26 du transistor 10 et dont une extrémité, 42, présente un diamètre interne réduit qui est légèrement supérieur à la distance existant entre les fils de tige périphériques 28 et 32, respectivement.
Lorsque la tension de percement d'un transistor partiellement as- semblé tel que le transistor 10 doit être mesurée, le transistor partiellement assemblé est introduit dans le gabarit 38 d'une façon telle que la galette de germanium 12 s'étende dans l'ouverture de l'extrémité 42 et la surface de la tige de verre 26 adjacente à la galette 12 vienne s'appuyer sur cette extrémité.
Le sous-assemblage de contact d'émetteur 34, qui offre un contact élec- trique de position précise et à faible résistance avec l'émetteur 14 du transis- tor 10, tout en exerçant une force et un choc minimum , comporte une sonde de contact 44E, qui présente une pointe aiguë à une extrémité, c'est-à-dire l'extré- mité qui doit établir le contact avec l'émetteur 14 et qui est enroulée en forme de ressort hélicoidal à l'autre extrémité. D'une façon caractéristique, la sonde 44E peut être faite en acier inoxydable ou en tungstène.
Pour guider la pointe de la sonde 44E avec précision vers l'électrode d'émetteur 14 du transistor 10 lorsque ce dernier est placé dans le gabarit 38, comme représenté, un tube de verre 46E est prévu avec un passage interne qui est légèrement plus grand seulement que le diamètre de la sonde 44E. Le tube 46E est placé rigidement par rapport au gabarit 38, d'une façon telle que l'axe longitu- dinal de son passage interne soit pratiquement perpendiculaire aux surfaces de la galette 12 et passe pratiquement par le centre de l'électrode d'émetteur 14.
Pour appuyer la pointe de la sonde 44E contre l'électrode d'émetteur 14 après que le transistor 10 a été placé de façon appropriée dans le gabarit 38 et pour déconnec- ter ultérieurement la sonde 44E de l'émetteur 14 après la mesure de la tension de percement, l'on a prévu un appareillage d'actionnement électromagnétique analo- gue à un relais. Cet appareillage comporte une bobine 48E avec des bornes 50E et 52E, respectivement, et qui est placée de façon fixe par rapport au tube 46E et une paire de pivots dont l'un est représenté en 54E et autour desquels une arma- ture 56E, faite d'un métal hautement perméable tel que du fer doux, est forcée à pivoter.
Il comprend en plus un support de sonde 58E qui peut être fait en acier inoxydable et comporte un-raccord 60E présentant un trou d'un diamètre à peine supérieur au diamètre de la sonde 44E et qui reçoit une vis de blocage 62E afin de fixer la sonde 44E au support de sonde 58E. L'appareillage comprend en outre des vis en fer 64E et 66E respectivement, qui servent à fixer le support de sonde 58E à l'armature 56E et des vis de butée 68E et 70E, respectivement, qui sont vissées dans des équerres 72E et 74E, respectivement, et qui servent à établir les limites du déplacement suivant un arc de l'armature 56E et du support de sonde 58E autour du pivot 54E.
Les équerres 72E et 74E sont fixes par rapport au pivot 54E et à la bobine 48E et l'équerre 72E comporte une vis de blocage 76E chassée dans ladite équerre et à l'aide de laquelle l'on peut immobiliser la vis de butée 68E. Finalement, l'appareillage comprend un ressort de tension 78E, dont une extrémité est fixée à l'armature 56E et dont l'autre extrémité est fixée en un point fixe par:rapport au pivot 54E. Le ressort 78E sert à pousser le support de sonde 58E contre l'extrémité de la vis de butée 70E lorsque la bobine 48E n'est pas sous tension.
Comme indiqué précédemment, parce que la largeur de base du transistor 10 est si petite, la région de base du transistor est aisément endommagée par des chocs et des forces mécaniques d'une amplitude relativement importante. Par
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conséquent, pour réduire ces chocs et ces forces, la vis de réglage 68E est dis- posée en un endroit tel que, lorsque la bobine 48E est mise sous tension en pous- sant par conséquent l'armature 56E contre ladite vis de réglage 68E, la pointe de la sonde 44E se déplace juste assez pour établir un contact à faible résis- tance avec l'électrode d'émetteur 14. De plus, la partie de ressort de la sonde 44E sert à absorber une partie importante du choc d'impact, en réduisant par conséquent encore plus le danger d'endommagement du transistor.
En plus, la vis de réglage 70E, qui détermine la distance dont l'armature 56E est séparée de la bobine 48E lorsque cette dernière n'est pas sous tension, est réglée en une po- sition telle que quand la bobine 48E n'est pas sous tension, la sonde 44E soit suffisamment retirée par rapport à l'émetteur 14 pour que le transistor 10 puisse être aisément introduit dans le gabarit 38 ou en être retiré sans toucher la sonde 44E, mais non pas à une distance telle que ladite sonde 44E doive recevoir à un moment suffisant pour endommager le transistor 10 lorsque la bobine 48E est mise sous tension.
Le sous-assemblage de contact de collecteur 36 comprend un appareillage d'actionnement électromagnétique du type relais qui est pratiquement identique en construction à l'appareillage venant,d'être décrit pour le sous assemblage de contact d'émetteur 34. En conséquence, les éléments du sous-assemblage de contact de collecteur correspondant à ceux du sous-assemblage de contact d'émetteur sont désignés par les mêmes chiffres de référence, suivis de la lettre "C". Parce que les fonctions des éléments de l'assemblage de contact de collecteur 36 sont iden- tiques aux fonctions de leur équivalent dans le sous-assemblage de contact d'é- metteur 34, l'on ne les décrira pas plus en détail ci-après.
Pour mettre sous tension les bobines 48E et 480 des sous-assemblages de contact d'émetteur et de contact de collecteur 34 et 36, respectivement, une alimentation en courant continu 80 de type courant est prévue, avec des bornes de sortie 84 et 88 respectivement. La borne de sortie 84 est connectée directe- ment à la borne 520 de là bobine 48C, tandis que la borne de sortie 88 est con- nectée à la borne 52E de la bobine 48E, par l'intermédiaire d'un commutateur uni- polaire à deux positions 94. Pour fermer le circuit de mise sous tension de la bobine, la borne 50C de la bobine 48C est directement connectée à la borne 50E de la bobine 48E.
En reliant ainsi les bobines 48C et 48E en séries, le système de contact électromagnétique est établi de façon à obtenir une sécurité totale en cas de panne, en ce sens que si soit la bobine 48C, soit la bobine 48E présen- te une coupure, aucune de ces bobines ne pourra être mise sous tension et par conséquent ni la sonde 44C, ni la sonde 44E ne pourra être poussée seule contre l'électrode adjacente du transistor 10. Toutefois, normalement, lorsque le commu- tateur 94 est fermé, les bobines 48C et 48E sont mises sous tension simultané- ment et les armatures 560 et 56E sont poussées, respectivement, contre les vis de butée 680 et 68E. Par conséquent, les sondes 440 et 44E sont poussées, respec- tivement, contre l'électrode de collecteur 16 et l'électrode d'émetteur 14 du transistor 10.
Lorsque le commutateur 94 est ouvert, les bobines 48C, 48E sont simultanément mises en circuit et les ressorts de tension 780 et 78E repoussent les sondes 44C et 44E, respectivement, en les écartant des électrodes de collec- teur et d'émetteur 16 et 14 du transistor 10 et contre les vis de butée 70C et 70E, respectivement. Ce mouvement, en dégageant les sondes 440 et 44E du transis- tor 10, permet l'introduction libre du transistor dans le gabarit 38 et son en- lèvement.
Suivant l'invention, pour permettre une mesure précise et la lecture directe de la tension de percement du transistor 10, l'on a prévu un appareil qui applique entre l'électrode de collecteur 16 et le corps 12 du transistor 10, une tension de polarisation inverse dont l'amplitude dépasse nettement la tension de percement du transistor 10. En plus, un appareil est prévu pour appliquer entre l'électrode d'émetteur 14 et le corps 10, par l'intermédiaire d'une résistance 96 de valeur importante,, une faible tension de polarisation de conduction.
Chose im- @
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portante, pour indiquer la valeur de la tension de percement qui, dans ces condi- tions de polarisation, apparaît entre l'électrode d'émetteur 14 et l'électrode de collecteur 16, un voltmètre 98 est connecté entre le collecteur 16 et l'émet- teur 14. De préférence, le voltmètre 98 a une impédance nettement supérieure, par exemple dix fois plus grande ou plus, à la valeur de la résistance 96, ainsi que de la résistance dans les conditions de percement du corps semi-conducteur entre l'électrode d'émetteur 14 et l'électrode de collecteur 16, de telle sorte que le courant circulant entre les électrodes d'émetteur et de collecteur n'est pas dérivé de façon appréciable par le voltmètre 98.
Plus précisément et dans l'agencement particulier représenté à la fi- gure 1, la tension de polarisation inverse précitée supérieure à la tension de percement du transistor 10 est appliquée entre l'électrode de collecteur 16 et la galette 12 (qui, comme représentée, est connectée en un point se trouvant à un potentiel de référence par l'intermédiaire du fil 30) par une source qui com- prend une batterie 100 shuntée par un potentiomètre 102 avec un contact mobile 104. Le pôle positif de la batterie 100 est connecté en un point se trouvant au même potentiel de référence que la galette semi-conductrice 12, tandis que le contact mobile dudit potentiomètre 102 est connecté à la sonde 44C du sous assem- blage de contact de collecteur 36, par l'intermédiaire du pivot 54C, de l'arma- ture 560 et du support de sonde 58C.
Pour indiquer l'amplitude de la tension de polarisation inverse appliquée entre l'électrode de collecteur 16 et la galette 12 du transistor 10, un voltmètre 106 est connecté entre le contact mobile 104 et un point se trouvant au potentiel de référence.
Pour fournir un courant de polarisation de conduction à l'électrode d'émetteur 12 du transistor 10, l'on prévoit une seconde batterie 108, dont le pôle négatif est connecté directement en un point se trouvant au potentiel de ré- férence et dont le pôle positif est connecté à la sonde 44E par l'intermédiaire de la résistance 96, d'un microampèremètre 110, du pivot 54E, de l'armature 56E et du support de sonde 58E. De préférence, la résistance 96 a une valeur rela- tivement importante, par exemple de l'ordre de 1 à 5 mégohms.
Il est important, pour obtenir un enregistrement permanent de la valeur de la tension de percement du transistor 10 ainsi que des transistors successifs à essayer, que le voltmètre 98 soit de préférence un voltmètre enregistreur et soit connecté directement entre les pivots 54C et 54E, en permettant par consé- quent une connexion directe aux électrodes de collecteur et d'émetteur 16 et 14, respectivement, du transistor 10, par l'intermédiaire de l'armature 560 et 56E, du support de sonde 58C et 58E et des sondes de contact 440 et 44E, respective- ment .
Dans un cas typique, dans lequel le corps 12 du transistor 10 est con- stitué par du germanium monooristallin du type n ayant une résistivité de masse de l'ordre de 0,8 ohm par centimètre et une largeur de base de l'ordre de 0,00012 pouce, le transistor 10 a une tension de percement d'environ 10 volts.
Pour me- surer la tension de percement d'un tel transistor, les éléments et les tensions et courants appliqués peuvent avoir les valeurs suivantes:
EMI7.1
<tb> batterie <SEP> 100 <SEP> 22,5 <SEP> volts
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<tb> Potentiomètre <SEP> 102 <SEP> 25,000 <SEP> ohms
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<tb> Voltmètre <SEP> 106 <SEP> échelle <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> volts
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<tb> Batterie <SEP> 108 <SEP> 1,5 <SEP> volts
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<tb> Résistance <SEP> 96 <SEP> 2,2 <SEP> mégohms
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<tb> microampèremètre <SEP> 110 <SEP> échelle <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> microampères
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<tb> Voltmètre <SEP> 98 <SEP> échelle <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> volts,
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<tb> 60 <SEP> mégohms <SEP> de <SEP> résistan-
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<tb> ce <SEP> d'entrée
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<tb> tension <SEP> collecteur <SEP> à <SEP> base <SEP> 20 <SEP> volts
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<tb> Courant <SEP> émetteur <SEP> environ <SEP> 1 <SEP> microampère
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Il doit évidemment être antendu que ces valeurs sont données unique- ment à titre d'exemples et ne limitent en aucune façon la portée de la présente invention.
Dans ces conditions, chaque fois que les sondes 44E et 44C viennent en contact avec les électrodes d'émetteur et de collecteur 14 et 16, respective- ment, le voltmètre enregistreur à haute impédance 98 indique et enregistre avec grande précision la tension de percement du transistor 10 en cours d'essai, sans devoir faire appel aux oscilloscopes et générateurs de balayage nécessaires dans la technique antérieure. Par conséquent, l'appareil de la figure 1 se prête à l'utilisation dans un procédé simple et direct qui peut aisément être appliqué par un opérateur sans connaissances spéciales dans une ligne d'assemblage pour mesurer les tensions de percement d'une succession de transistors.
A ce sujet, une opération de ligne d'assemblage typique de l'agence- ment de la figure 1 est la suivante. A l'origine, le commutateur 94 est ouvert, en privant ainsi les bobines 48C et 48E de toute alimentation et amenant les son- des 44C et 44E à être retirées à l'intérieur du tube en verre 46C et 48E sous l'action des ressorts 78C et 78E. Ensuite, le transistor partiellement achevé 12 est introduit dans le gabarit 38 et une connexion électrique est établie entre le fil 30 et un point se trouvant au potentiel de référence. Le commutateur de commande 94 est alors fermé, mettant par conséquent sous tension les bobines 480 et 48E. Ceci a pour résultat que les sondes 44E et 44C sont poussées doucement en contact électrique à faible résistance avec les électrodes d'émetteur et de col- lecteur 14 et 16, respectivement.
En conséquence, les tensions de fonctionnement fournies respectivement à ces sondes sont appliquées aux électrodes avec lesquel- les le contact est établi. Par conséquent, la tension de percement du transistor est indiquée avec précision et enregistrée par le voltmètre enregistreur à haute impédance 98. Ensuite, le commutateur 94 est à nouveau ouvert ; transistor 10 est retiré du gabarit 38 ; un nouveau transistor y est introduit et l'opération est répétée.
En observant les amplitudes et les tendances de variations des ten- sions de percement mesurées successivement, telles qu'enregistrées par le volt- mètre à haute impédance 98, l'opérateur peut déterminer rapidement si chaque transistor fabriqué a une tension de percement tombant dans la gamme admise et si les tensions de percement des éléments successifs ont une tendance indésirable à atteindre une valeur se trouvant en dehors de la gamme admise. Si une telle ten- dance existe en fait, l'opérateur peut alors aisément la compenser en faisant va- rier dans le sens approprié l'épaisseur à laquelle les corps semi-conducteurs des transistors successifs sont gravés.
En utilisant une telle technique, il a été découvert qu'il est possi- ble d'obtenir, par exemple, un rendement de 90 % de transistors avec des tensions de percement se trouvant dans une gamme de 1,5 volts par rapport à la valeur dé- sirée de 8,5 volts, tandis que quand le même type de transistor était fabriqué sans cette étape de mesure de percement mais avec les mêmes tolérances, le rende- ment était seulement de 60 %. L'on déduit immédiatement de ces rendements très différents, l'utilité commerciale énorme de l'appareil suivant l'invention.
L'appareil de mesure de tension de percement de la figure 1 n'est qu'une des possibilités de réalisation de la présente invention, qui peut faire l'objet de nombreux circuits différents. Par exemple, deux agencements supplémen- taires de l'appareil suivant l'invention sont représentés aux figures 2 et 3 des dessins. Dans ces dernières figures, les sous assemblages de contact d'émetteur et de collecteur 34 et 36, respectivement, la source d'alimentation 80 pour les bobines 480 et 48E et le gabarit de placement du transistor 38 tous représentés à la figure 1, ont été omis dans un but de simplicité et seuls les schémas des circuits de mesure de tension de percement de l'invention sont représentés.
Tou- tefois, ces sous assemblages de contact sont de préférence également utilisés en combinaison avec les circuits de mesure nouveaux des figures 2, 3 afin d'éta- blir les connexions nécessaires avec les éléments du transistor à essayer. En con-
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séquence, les indices de référence appropriés de la figure 1 ont été utilisés pour désigner les points auxquels les éléments,des circuits des figures 2 et 3 sont connectés respectivement à la sonde de contact d'émetteur 44E, à la sonde de contact de collecteur 44C et au fil 30 de la figure 1.
En se référant plus particulièrement à l'agencement de la figure 2, l'on verra que ce dernier diffère de celui de la figure 1 sur deux points seule- ment, à savoir le fait que la batterie 108, connectée dans le circuit d'émetteur de la figure 1, a été éliminée et que la borne de la résistance 96 connectée à la figure 1 au pôle positif de la batterie 108 est connectée, dans l'agencement de la figure 2, directement à un point se trouvant au potentiel de référence.
A ce point de vue, il a été découvert que, dans le cas de la réalisation de la figure 1, aussi longtemps que la résistance 96 a une valeur nettement inférieure à la résistance d'entrée du voltmètre enregistreur 98, étant de préférence d'un dixième ou moins de cette résistance d'entrée, le voltmètre 98 indique directe- ment et avec précision la tension de percement du transistor 10,
La figure 3 représente une troisième forme de réalisation de la pré- sente invention qui est particulièrement utile lorsque la quantité à mesurer est une fonction, sans cependant lui être nécessairement égale, de la tension de per- cement du transistor. Une telle quantité peut, par exemple, être la déviation de la tension de percement du transistor par rapport à une tension prédéterminée.
Dans l'agencement représenté.à la figure 3, la structure destinée à fournir la tension de polarisation inverse supérieure à la tension de percement pour l'élec- trode de collecteur 16 et la structure destinée à fournir un courant de polarisa- tion de conduction à l'électrode d'émetteur 14 sont identiques, respectivement, aux structures correspondantes à la figure 1. Toutefois, 1'.appareil à la figure 3 comprend en plus un second potentiomètre 112 qui comporte un contact mobile 114 et est connecté en parallèle avec la batterie 100. Le contact mobile 114 est con- necté en série avec le voltmètre enregistreur 98, dont l'autre borne est connec- tée à la jonction du mieroampèremètre 110 et de la résistance 96, comme dans les formes de réalisation précédentes.
Pour mesurer la valeur de la tension appli- quée au voltmètre enregistreur 98 par le potentiomètre 112, un voltmètre 116 est connecté entre le bras mobile 114 et le corps semi-conducteur 12.
En fonctionnement, la position du contact mobile 114 peut être ajustée, avec l'aide du voltmètre 116, de telle sorte que son potentiel soit égal au po- tentiel de l'électrode de collecteur 16. Dans ces conditions, les potentiels ap- pliqués au voltmètre 98 sont les mêmes que ceux appliqués dans l'agencement de la figure 1 et la tension de percement effective est à nouveau indiquée par le volt- mètre 98. Toutefois, en changeant la position du contact mobile 114 à partir de la position précitée, le potentiel appliqué au voltmètre 98 peut être modifié d'une quantité connue à partir du potentiel de l'électrode de collecteur 16. Une telle variation amène le voltmètre enregistreur 98 à indiquer une tension qui diffère de cette tension de percement de cette quantité connue.
En conséquence, lorsqu'on désire mesurer la variation de la tension de percement du transistor en voie d'essai par rapport à une valeur optimum prédéterminée, il suffit d'ajus- ter le contact mobile 114 du potentiomètre 112 de telle sorte que son potentiel soit inférieur au potentiel de collecteur d'une quantité égale à ladite valeur prédéterminée.
Bien que chacun des trois circuits décrits ci-avant soient particuliè- rement adaptés à la mesure de tension de percement de transistors ayant des corps semi-conducteurs de type n, l'appareil suivant l'invention n'est en aucune façon limité à la mesure des tensions de percement de ces types de transistors seule- ment. Au contraire, l'appareil suivant l'invention peut être instantanément adap- té à la mesure de la tension de percement de transistors ayant des corps semi- conducteurs de type p,en inversant simplement la polarité de chaque batterie et appareil de mesure compris dans l'appareil. En outre, bien que dans les exemples particuliers ci-avant, le transistor ait été décrit comme ayant un corps de germa-
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nium, ce corps peut évidemment être fait en silicium ou en une autre matière semi- conductrice appropriée.
En outre, bien que le transistor dont la tension de percement doit être mesurée soit décrit particulièrement dans la description ci-avant comme étant un transistor du type à barrière de surface, il doit être entendu que l'ap- pareil suivant l'invention est également capable de mesurer les tensions de per- cement d'autres genres de transistors, par exemple des transistors à jonction par alliage et à jonction par croissance qui comporte en tant qu'élément d'émet- teur et de collecteur, des première et seconde jonctions redresseuses placées sur des surfaces opposées d'un corps semi-conducteur.
De plus, bien que le voltmètre 98 ait été représenté dans chaque exem- ple comme étant un voltmètre enregistreur, il ne doit évidemment pas être abso- lument du type enregistreur mais peut au contraire être un voltmètre à indication par aiguille ou un voltmètre utilisant n'importe quelle autre forme d'indication qui convient pour l'application particulière envisagée. En outre, bien que dans les formes de réalisation préférées la tension de polarisation inverse appliquée entre l'électrode de collecteur et le corps semi-conducteur ait une valeur prati- quement constante, il n'est pas essentiel que cette tension soit ainsi constante.
Par exemple, la tension de polarisation inverse peut prendre la forme d'impul- sions unidirectionnelles ayant une amplitude maximum dépassant nettement la ten- sion de percement du transistor. Une telle tension pulsatoire peut être fournie par un appareil simple (non représenté) qui, par exemple, peut comprendre une source de tension alternative dont l'amplitude dépasse la tension de percement du transistor à essayer et un redresseur et une résistance connectés en série l'un avec l'autre et shuntant ladite source. Une tension unidirectionnelle appro- priée est alors produite aux bornes de la résistance. Lorsqu'une telle tension pulsatoire est utilisée comme tension de collecteur à base ou d'émetteur à base, le voltmètre enregistreur sera de préférence un instrument à lecture de crête à crête .
En outre, bien que dans chacune des réalisations ci-avant, la tension de polarisation inverse supérieure à la tension de percement soit appliquée en- tre l'électrode de collecteur et le corps semi-conducteur, cette tension de pola- risation inverse peut aussi être appliquée entre l'électrode d'émetteur et le corps. Dans un tel cas, l'électrode de collecteur du transistor est, suivant l'in- vention, soit alimentée avec un faible courant de polarisation de conduction par l'intermédiaire de moyens résistants, soit connectée par ces moyens directement à l'électrode de base du transistor.
Avec un tel agencement, le voltmètre enregis- treur peut être connecté directement entre les électrodes d'émetteur et de collec- teur, comme représenté aux figures 1 et 2, ou il peut être connecté en série avec l'électrode de collecteur et une source de tension ayant une amplitude qui est en relation connue par rapport à celle appliquée à l'électrode d'émetteur, de la façon représentée pour la figure 3.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
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