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Garde-temps La présente invention a pour objet un garde- temps formé d'un circuit oscillateur piloté par un résonateur mécanique.
Il existe déjà plusieurs types de montres de ce genre, utilisées soit comme montres-bracelets soit comme pendulettes.
Ainsi on conndt des montres-bracelets dont le balancier spiral est entretenu comme résonateur par un aimant et une bobine. Un circuit électronique comprenant un transistor fournit des impulsions de courant à la bobine, le champ magnétique qui en résulte appliquant des impulsions mécaniques au balancier pour entretenir son oscillation. Un autre système qui est déjà sur le marché comprend un diapason fonctionnant comme résonateur, et qui est entretenu par un circuit électronique également avec transistor et bobine.
Un autre type de montre qui n'a pas encore été introduit sur le marché comme montre-bracelet, mais comme chronomètre, utilise un résonateur piézo-électrique entretenu directement par un circuit électronique, ce type de montre est désigné par montre à quartz.
On peut distinguer deux types de circuits transistors d'entretien. Le premier qui est de nature très simple ne prévoit aucune séparation entre la boucle à courant continu et la boucle à courant alternatif, dans le circuit d'entrée du transistor. Le courant d'émetteur est entièrement fourni par une bobine captrice. Des circuits de ce type sont décrits dans les brevets suivants: Brevet français No 1183037 ; Brevet américain No 3156857 ; Brevet anglais No 956768.
Ces circuits peuvent être utilisés dans des montres fines (par exemple pendulettes) mais non dans les montres-bracelets, ceci pour les raisons suivantes 1. Il est pratiquement impossible de faire démarrer le garde-temps sans actionner mécaniquement le .résonateur afin d'induire une tension dans la bobine alimentant l'émetteur.
2. Le point de travail du transistor dépend fortement de la tension induite qui doit être très grande. Il en résulte que pour assurer une bonne sécurité de marche même en présence de chocs, il faut .prévoir une consommation d'énergie qui est trop grande pour une montre-bracelet., 3. Pour assurer une tension induite suffisante, i1 faut que la bobine compte un grand nombre de spires. Il est presque impossible de prévoir une telle bobine dans une montre-bracelet en raison du manque de place.
4. Si l'on veut néanmoins prévoir une telle bobine, il faut utiliser un fil très mince, ce qui renchérit la bobine.
Pour ces raisons, ces circuits simples ne sont utilisés que dans des pendulettes ne subissant que peu de chocs, que l'on peut démarrer avec un dispositif mécanique et qui disposent d'une batterie ordinaire, type lampe de poche, dont la réserve d'énergie est relativement élevée.
L'autre type de circuit prévoit une séparation de la boucle de courant continu et de la boucle de courant alternatif dans le circuit base-émetteur du trans- istor. Cela permet de fixer le point de travail du transistor par le courant continu. Il suffit de superposer un très petit signal alternatif pour que le transistor puisse déjà amplifier de sorte que le démarrage est automatique.
C'est pour cette raison que dans les montres-bracelets électroniques avec résonateur mécanique, on n'utilise que ce type de circuit, ceci bien qu'il soit plus compliqué et com-
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prenne notamment un condensateur pour séparer la composante continue du courant de la composante alternative, et une résistance fixant la valeur de la composante continue.
Le but de l'invention est l'obtention d'un circuit de ce dernier type, utilisant un transistor spécial de sorte que l'on puisse simplifier le circuit par suppression de ladite résistance et d'une petite capacité présente dans les circuits connus des deux types. Cette capacité est destinée à supprimer l'oscillation propre des circuits de manière que ne s'établisse que l'oscillation imprimée par le résonateur mécanique.
Le garde-temps selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit oscillateur comporte un transistor planaire en silicium dont la base présente un prolongement dont l'extrémité est court-circuitée au collecteur, transistor qui présente par ailleurs une région du même type de conduction que d'émetteur et recouvrant la majeure partie de la base, ce circuit oscillateur comportant en outre, au moins, une self- inductance, une capacité et une pile.
Le dessin représente schématiquement et à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution du garde-temps selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective et à très grande échelle d'une réalisation du transistor utilisé dans cette forme d'exécution, la fig. 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1, la fig. 3 est une vue schématique de l'oscillateur du garde-temps.
Le transistor représenté aux fig. 1 et 2 comprend un bloc 1 en silicium supposé du type N. Une jonction PN, base-collecteur est formée en dopant la région 2, par exemple avec du bore. Ce dopage peut s'effectuer par diffusion, le contrôle de la géométrie se faisant selon les techniques bien connues utilisant des laques photorésistantes. La forme de cette jonction diffère de celle des transistors ordinaires en ce que d'une part elle est beaucoup plus grande que celle nécessaire au contact 3 de la base et au contact de l'émetteur et en ce que d'autre part elle présente un bras 5 se terminant par une région métallisée 6.
Dans cet exemple, ce bras 5 se compose de trois segments rectilignes à angle droit. Dans d'autres cas, il pourrait avoir une forme serpentine.
La jonction PN émetteur-base, dont le contour a été représenté en traits interrompus à la fi-' 1, peut être obtenue en dopant la région 7, par exemple avec du phosphore, selon les mêmes techniques que pour la formation de la jonction 2.
Le transistor comprend une jonction, non usuelle qui a été obtenue en dopant la région 8 en même temps et de la même façon que la région d'émetteur 7. A la fig. 1, le contour de cette région 8 a été représenté en traits interrompus.
La face inférieure 9 du bloc 1 constitue le contact du collecteur.
Dans cet exemple, on n'a pas décrit la disposition des couches d'oxyde car elle est bien connue dans la fabrication des transistors selon la technique planaire.
Le fonctionnement du transistor est le suivant La plus grande capacité entre collecteur et base résulte premièrement de la plus grande surface de la région 2 et secondement de la région 8 qui recouvre la plus grande partie de la région 2 et augmente la surface de la jonction base-collecteur. La région 8 est particulièrement importante à cet effet car la concentration des impuretés à la jonction formée entre les régions 2 et 8 est considérablement plus élevée que celle à la jonction formée entre les régions 1 et 2, ce qui augmente fortement la capacité par unité de surface. A titre d'exemple, la capacité totale entre base et collecteur se situe entre 50 et 600 pf à 0 volt.
Dans les transistors usuels destinés à fonctionner en amplificateur à moyenne et haute fréquence, la capacité base-collecteur est évidemment nuisible et on l'évite en réduisant au maximum la surface de la jonction base-collecteur, ne permettant que la surface nécessaire pour l'émetteur 7 et le contact de base 3.
Le rapport entre la surface de la jonction collec- teur-base et la surface de la jonction base-émetteur est prévu supérieur à 10, de préférence compris entre 100 et 10000.
Le courant collecteur-base contrôlé est obtenu par le prolongement 5 de la base 2 et le contact 6 entre base et collecteur. Les valeurs élevées, comprises entre 0,1 et 5 MQ entre base et collecteur sont obtenues premièrement par le prolongement 5 de la base 2 et deuxièmement en réduisant la section du prolongement 5 de la base par la région diffusée 8 comme représenté à la fig. 2. Par la pose de 8, la partie active du prolongement 5 est dans des structures diffusées, limitée à une région de haute résistivité.
Les courants de fuite ordinaire à travers la jonction base-callecteur sont maintenues faibles à cause de la présence de la région 8. Il est bien connu dans de métier que .les diffusions qui sont exécutées avec une source de verre liquide à la surface contenant du bore ou du phosphore agissant en plus comme un getter et éliminent les courants de fuite excessifs. Pour le cas où 8 est formé par un tel procédé de diffusion, la surface additionnelle de la jonction base-collecteur n'augmente que très peu le courant de fuite usuel à travers la jonction.
De plus, comme la région 8 couvre la plus grande partie de @la base 2 et qu'elle pénètre dans le silicium, il en résulte que la jonction base-collecteur n'atteint pas la surface. Ceci élimine les courants de fuite de surface qui sont souvent beaucoup plus grands que ceux de volume.
Le courant ICEO apparent entre base et collecteur est pour cette raison donné par la résistance du prolongement 5 de la base 2 et la tension entre collecteur et base.
Le gain élevé à très faible niveau de puissance est assurée en choississant la grandeur de l'émetteur
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aussi petite que le permet la technique actuelle, c'est-à-dire d'un diamètre de 4 à 50 [tm.
Les caractéristiques particulièrement de ce transistor ne nécessitent aucune opération supplémentaire de fabrication. Pour cette raison, les frais de fabrication sont comparables à ceux d'un transistor planaire ordinaire.
Malgré les modifications de la géométrie, comparativement à un transistor usuel, le gain élevé aux faibles niveaux de puissance est maintenu. Le volume total est à peine plus grand que celui d'un transistor usuel.
La fng.3 représente un circuit oscillateur piloté par un résonateur mécanique non représenté, et utilisant le transistor décrit.
Ce schéma qui parait être celui d'un oscillateur LC ne peut actuellement pas osciller sur sa fréquence relativement élevée donnée par la solf-induction L et sa capacité propre à cause de la capacité élevée du collecteur du transistor spécial qui court-circuite le collecteur à cette fréquence. L'emploi de ce circuit par contre sert à l'entretien d'un résonateur mécanique de basse fréquence couplé à la bobine par des aimants montés sur ledit résonateur.
Ces aimants oscillants impriment par induction une tension alternative sur la bobine de façon que le transistor spécial est activé comme interrupteur à cette basse fréquence fournissant de l'énergie pour l'entretien de l'oscillation du résonateur mécanique. La capacité du collecteur ne gêne pas le bon fonctionnement à cette basse fréquence. Le courant passant par le bras de la base allongée au collecteur sert surtout pour le démarrage.
Outre le transistor 10, le circuit ne comprend qu'une solf-inductance 11 présentant une prise médiane reliée à l'émetteur du transistor, les deux bornes d'extrémité étant réunies l'une à da base par un condensateur 12 et l'autre au pôle négatif d'une pile 13 dont le pôle positif est relié au collecteur du transistor. Un transistor ordinaire ne fonctionnerait pas dans un circuit aussi simple.