FR2664745A1 - Thermoelectric converter and method for manufacturing it - Google Patents
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Abstract
Description
i Convertisseur thermoélectrique et procédé pour sa fabricationi Thermoelectric converter and process for its production
La présente invention concerne un convertisseur thermo- The present invention relates to a thermo-converter
électrique, comportant une multiplicité de thermocouples montés en sé- electric, comprising a multiplicity of thermocouples mounted in se-
rie et constitués d'un premier et d'un second matériau conducteur dis- and consist of a first and a second conductive material available
posés sur un substrat; l'invention concerne également un procédé de placed on a substrate; the invention also relates to a method of
fabrication d'un tel convertisseur.manufacture of such a converter.
De tels convertisseurs conviennent par exemple pour mesurer des différences de température, ainsi que d'autres grandeurs pouvant être Such converters are suitable for example for measuring temperature differences, as well as other quantities which can be
converties en une différence de température. converted to a temperature difference.
On connaît un convertisseur thermoélectrique de ce type (demande de brevet allemand DE-A 37 07 631), dans lequel une multiplicité de thermocouples sont disposés de manière plane, en montage en série, sur A thermoelectric converter of this type is known (German patent application DE-A 37 07 631), in which a multiplicity of thermocouples are arranged plane, in series connection, on
un substrat monolithique.a monolithic substrate.
On sait en outre par le brevet allemand DE-C 25 53 672 qu'on peut détecter un rayonnement infrarouge à l'aide d'un thermocouple, et on connaît par la demande de brevet allemand DE-A 38 39 414 ce qu'on appelle un pellistor plan, dans lequel une couche de catalyseur est appliquée sur une des résistances de mesure de température disposées We also know from German patent DE-C 25 53 672 that infrared radiation can be detected using a thermocouple, and we know from German patent application DE-A 38 39 414 what calls a plan pellistor, in which a layer of catalyst is applied to one of the temperature measuring resistors arranged
dans un pont de Wheatstone On connaît par la demande de brevet al- in a Wheatstone bridge We know by the patent application al-
lemand DE-A 35 19 397 des catalyseurs pour différentes fins. German DE-A 35 19 397 catalysts for different purposes.
La présente invention a pour but d'améliorer la sensibilité d'un The object of the present invention is to improve the sensitivity of a
tel convertisseur, destiné à être utilisé comce capteur. such a converter, intended to be used as a sensor.
Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que des points de jonction d'un premier type, présentant la succession premier/second matériau conducteur dans une direction de référence, sont disposés dans un premier plan, et que des points de jonction d'un second type, présentant la succession second/premier matériau conducteur dans la direction de référence, sont disposés dans un second plan Selon une caractéristique supplémentaire, la distance entre le premier plan et According to the invention, this object is achieved by the fact that junction points of a first type, having the succession of first / second conductive material in a reference direction, are arranged in a first plane, and that junction points of a second type, having the succession second / first conductive material in the reference direction, are arranged in a second plane According to an additional characteristic, the distance between the first plane and
le second plan est de 5 à 20 pm Selon une configuration supplémen- the second plan is from 5 to 20 pm According to an additional configuration
taire, une substance absorbant la lumière infrarouge est disposée à la surface des points de jonction d'un des deux types Selon une autre configuration supplémentaire, un catalyseur pour une réaction chimique shut up, an infrared light absorbing substance is disposed on the surface of the junction points of one of the two types. In another additional configuration, a catalyst for a chemical reaction
est disposé à la surface des points de jonction d'un des deux types. is arranged on the surface of the junction points of one of the two types.
Dans tous ces cas, une configuration supplémentaire de l'invention prévoit de disposer un dispositif de chauffage sur l'une des surfaces In all these cases, an additional configuration of the invention provides for having a heating device on one of the surfaces
du substrat.of the substrate.
L'invention indique également un procédé de fabrication de l'objet de l'invention, procédé qui est caractérisé par le fait qu'il The invention also indicates a method of manufacturing the object of the invention, which method is characterized in that it
comprend les étapes successives consistant à réaliser par photo- includes the successive stages consisting in carrying out by photo-
lithographie une structure de creux dans une couche à structure façon- lithography a hollow structure in a structure-like layer
nable appliquée sur un substrat, de sorte qu'apparaissent des blocs individuels de la substance à structure façonnable, à métalliser en maple applied to a substrate, so that individual blocks of the substance with formable structure appear, to be metallized
oblique, sous un premier angle, une multiplicité de bandes de pel- oblique, at a first angle, a multiplicity of strips of pel-
licule d'un premier matériau conducteur, et à métalliser en oblique, ligule of a first conductive material, and to be metallized obliquely,
sous un second angle, une multiplicité de bandes de pellicule d'un se- in a second angle, a multiplicity of strips of film of a se-
cond matériau conducteur Selon des configurations supplémentaires avantageuses, le procédé selon l'invention peut comprendre les étapes consécutives consistant à déposer par pulvérisation cathodique une couche de dioxyde de silicium; à éliminer les blocs de la substance à cond conductive material According to additional advantageous configurations, the method according to the invention may include the consecutive steps of depositing by sputtering a layer of silicon dioxide; to remove the blocks of the substance to
structure façonnable; et enfin à métalliser en oblique, sous un troi- formable structure; and finally to be metallized obliquely, under a three
sième angle, soit une couche de matériau absorbant la lumière infra- 5th angle, a layer of infrared light absorbing material
rouge, soit une couche d'un catalyseur pour une réaction chimique. red, a layer of a catalyst for a chemical reaction.
Le convertisseur thermoélectrique selon l'invention peut être utilisé pour mesurer le transfert de chaleur perpendiculairement au plan du substrat, ou pour mesurer un rayonnement infrarouge, ou pour mesurer la concentration de substances chimiques, ou pour mesurer la The thermoelectric converter according to the invention can be used to measure the heat transfer perpendicular to the plane of the substrate, or to measure infrared radiation, or to measure the concentration of chemical substances, or to measure the
vitesse d'écoulement de gaz ou de liquides. gas or liquid flow velocity.
L'exposé qui suit décrit plus en détails des exemples de réali- The following discussion describes in more detail examples of realizations
sation de l'invention à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un agencement d'une multiplicité de thermocouples, la figure 2 représente des détails d'un tel agencement, sation of the invention using the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows an arrangement of a multiplicity of thermocouples, FIG. 2 shows details of such an arrangement,
les figures 3 a à 3 e représentent des étapes du procédé de fabri- FIGS. 3 a to 3 e represent steps of the manufacturing process
cation, la figure 4 représente un capteur pour mesurer un rayonnement infrarouge, et la figure 5 représente un capteur pour mesurer les vitesses cation, Figure 4 shows a sensor for measuring infrared radiation, and Figure 5 shows a sensor for measuring speeds
d'écoulement de gaz ou de liquides. gas or liquid flow.
Sur la figure 1, la référence 1 désigne une bande de pellicule In FIG. 1, the reference 1 designates a strip of film
d'un premier matériau conducteur, et la référence 2 une bande de pel- of a first conductive material, and reference 2 a strip of pel-
licule d'un second matériau conducteur Ces bandes de pellicule 1,2 sont coudées deux fois en directions opposées, chaque fois à environ Chaque bande de pellicule 1,2 est ainsi constituée d'une première branche la,2 a (figure 2), d'une partie centrale lb,2 b et d'une seconde branche lc,2 c, les premières branches la,2 a et les secondes branches licule of a second conductive material These strips of film 1,2 are bent twice in opposite directions, each time at approximately Each strip of film 1,2 is thus constituted by a first branch 1a, 2a (FIG. 2), a central part 1b, 2b and a second branch lc, 2c, the first branches la, 2a and the second branches
lc,2 c étant parallèles et les parties centrales lb,2 b étant approxima- lc, 2 c being parallel and the central parts lb, 2 b being approxima-
tivement perpendiculaires aux branches La bande de pellicule 1 du premier matériau conducteur et la bande de pellicule 2 du second maté- riau conducteur sont agencées de telle sorte (figure 1) que la seconde branche lc de premier matériau conducteur est directement reliée en conduction à la seconde branche 2 c de second matériau conducteur de la bande de pellicule 2 immédiatement consécutive, et constitue ainsi un point de jonction 3 d'un premier type, tandis que la première branche 2 a de second matériau conducteur est directement reliée en conduction à la première branche la de la bande de pellicule 1 consécutive de premier matériau conducteur, et constitue ainsi un point de jonction 4 d'un second type Tous les points de jonction 3 du premier type se trouvent dans un premier plan 5, et tous les points de jonction 4 du vertically perpendicular to the branches The film strip 1 of the first conductive material and the film strip 2 of the second conductive material are arranged in such a way (FIG. 1) that the second branch lc of first conductive material is directly connected in conduction to the second branch 2 c of second conductive material of the immediately consecutive film strip 2, and thus constitutes a junction point 3 of a first type, while the first branch 2 a of second conductive material is directly connected in conduction to the first connects it from the consecutive strip of film 1 of first conductive material, and thus constitutes a junction point 4 of a second type All the junction points 3 of the first type are in a first plane 5, and all the junction points 4 of
second type se trouvent dans un second plan 6. second type are found in a second plane 6.
Une multiplicité de bandes de pellicule 1 du premier matériau conducteur et de bandes de pellicule 2 du second matériau conducteur A multiplicity of strips of film 1 of the first conductive material and of strips of film 2 of the second conductive material
se succèdent ainsi dans une direction de référence R Dans cette di- follow one another in a reference direction R In this di-
rection de référence R, les points de jonction 3 du premier type sont caractérisés par la succession premier/second matériau conducteur, et reference rection R, the junction points 3 of the first type are characterized by the succession first / second conductive material, and
les points de jonction 4 du second type par la succession se- the junction points 4 of the second type by the succession se-
cond/premier matériau conducteur La direction de référence R est re- cond / first conductive material The reference direction R is re-
présentée sur la figure 1 comme étant une droite, mais elle peut aussi être considérée comme une courbe, qui suit l'allure effective des presented in Figure 1 as a straight line, but it can also be considered as a curve, which follows the actual shape of the
bandes de pellicule successives 1, 2, 1, 2, 1, et ainsi de suite. successive film strips 1, 2, 1, 2, 1, and so on.
Les bandes de pellicule 1 sont constituées de préférence de bis- The film strips 1 are preferably made of bis-
muth, mais pourraient aussi être réalisées, par exemple, en silicium, en nickel ou en chrome Les bandes de pellicule 2 sont constituées de muth, but could also be made, for example, of silicon, nickel or chromium The film strips 2 consist of
préférence d'antimoine, mais pourraient aussi être réalisées, par exemple, en germanium, en aluminium, en cuivre ou en nickel Chaque ban- preferably antimony, but could also be made, for example, of germanium, aluminum, copper or nickel Each ban-
de de pellicule 1 constitue un thermocouple avec la bande de pellicule 2 voisine Des thermocouples adéquats sont les combinaisons de maté- riaux bismuth/antimoine, silicium/germanium, silicium/aluminium, nickel/ cuivre et chrome/nickel Des alliages de ces substances conviennent of film 1 constitutes a thermocouple with the neighboring film strip 2 Adequate thermocouples are the combinations of materials bismuth / antimony, silicon / germanium, silicon / aluminum, nickel / copper and chromium / nickel Alloys of these substances are suitable
également, par exemple des alliages de bismuth et d'antimoine avec du sélénium et du tellure. also, for example, alloys of bismuth and antimony with selenium and tellurium.
Un convertisseur thermoélectrique est constitué d'une multipli- A thermoelectric converter consists of a multipli-
cité de thermocouples montés en série les uns à la suite des autres. city of thermocouples connected in series one after the other.
Si une différence de température existe entre les points de jonction If a temperature difference exists between the junction points
3,4 du premier et du second types, on peut mesurer sur le convertis- 3.4 of the first and second types, we can measure on the converted-
seur thermoélectrique une tension qui est proportionnelle à la différence de température En montant les uns à la suite des autres un très grand nombre de thermocouples, on obtient, même en présence d'une faible différence de température, une tension permettant une mesure suffisamment précise Les points de jonction 3 du premier type peuvent être considérés comme des points de mesure ou encore de détection, et les points de jonction 4 du second type comme des points de référence thermoelectric sor a voltage which is proportional to the temperature difference By mounting one after the other a very large number of thermocouples, we obtain, even in the presence of a small temperature difference, a voltage allowing a sufficiently precise measurement. Junction points 3 of the first type can be considered as measurement or detection points, and Junction points 4 of the second type as reference points
ou encore de comparaison.or even comparison.
Pour fabriquer un tel convertisseur, on part d'une plaquette de substrat 7 (figure 3 a), qui est enduite d'une substance à structure façonnable La plaquette de substrat 7 est constituée d'un matériau électriquement isolant et bon conducteur de chaleur, par exemple un matériau céramique ou du silicium enduit de nitrure de silicium Comme To manufacture such a converter, one starts with a substrate wafer 7 (FIG. 3 a), which is coated with a substance with a formable structure. The substrate wafer 7 is made of an electrically insulating material and a good heat conductor, for example a ceramic material or silicon coated with silicon nitride As
substance à structure façonnable, on peut utiliser une résine photo- substance with a formable structure, a photo-
sensible Des creux 8 sont ensuite produits dans la couche de résine photosensible par un des procédés connus de photolithographie, de sorte qu'on obtient finalement le produit représenté sur la figure 3 a, qui est constitué de blocs individuels 9 de résine photosensible sur la plaquette de substrat 7 La couche de résine photosensible peut sensitive Hollows 8 are then produced in the layer of photosensitive resin by one of the known photolithography methods, so that the product shown in FIG. 3 a is finally obtained, which consists of individual blocks 9 of photosensitive resin on the wafer substrate 7 The photosensitive resin layer can
présenter par exemple une épaisseur d'environ 5 à 20 pm, avantageuse- present for example a thickness of about 5 to 20 μm, advantageous
ment d'environ 7 mm, et les blocs 9 peuvent présenter une largeur about 7 mm, and the blocks 9 can have a width
d'environ 3 pm et un écartement d'environ 3 Mm Mais ces données géo- about 3 pm and a spacing of about 3 Mm But these geo-
métriques peuvent varier sur une large plage Plus la couche de résine photosensible est épaisse, plus les blocs individuels sont hauts, et plus on peut obtenir une sensibilité élevée dans une des applications qui seront décrites plus loin L'agencement d'une multiplicité de blocs 9 avec des creux intermédiaires peut aussi être appelé "treillis à traits". Au lieu de partir d'une couche de résine photosensible, on peut aussi commencer par enduire la plaquette de substrat 7 de polyimide metrics can vary over a wide range The thicker the layer of photoresist, the higher the individual blocks, and the higher the sensitivity can be obtained in one of the applications which will be described below The arrangement of a multiplicity of blocks 9 with intermediate hollows can also be called "lattice with lines". Instead of starting with a layer of photosensitive resin, one can also start by coating the wafer of substrate 7 with polyimide
comme substance à structure façonnable, puis produire par photolitho- as a substance with a formable structure, then produce by photolitho-
graphie une structure correspondant à la figure 3 a, dans laquelle write a structure corresponding to FIG. 3 a, in which
les blocs 9 sont constitués de polyimide. blocks 9 are made of polyimide.
La structure de la figure 3 a est ensuite métallisée d'un premier The structure of FIG. 3 a is then metallized with a first
matériau conducteur, bismuth par exemple, d'après le procédé de métal- conductive material, bismuth for example, according to the metal process-
lisation oblique connu, par exemple, par la revue J Vac Sci Technol B 4 ( 1), Jan/Feb 1986, pages 365-368 Comme le montre la figure 3 b, si la métallisation est effectuée sous un angle ai, on obtient des bandes de pellicule 1 de ce premier matériau conducteur La valeur de l'angle ai est fonction des dimensions des blocs 9, et elle peut être calculée oblique reading known, for example, by the journal J Vac Sci Technol B 4 (1), Jan / Feb 1986, pages 365-368 As shown in Figure 3b, if the metallization is carried out at an angle ai, we obtain strips of film 1 of this first conductive material The value of the angle ai depends on the dimensions of the blocks 9, and it can be calculated
à partir de ces dimensions Les bandes de pellicule 1 peuvent présen- from these dimensions The strips of film 1 can present
ter une épaisseur d'environ 100 à 200 sur les parois des blocs 9. ter a thickness of about 100 to 200 on the walls of the blocks 9.
Elles seront nettement plus épaisses sur le dessus des blocs 9 et sur le fond des creux 8, en fonction de l'angle ai L'épaisseur de couche peut être choisie de différentes valeurs, en fonction de la résistance They will be significantly thicker on the top of the blocks 9 and on the bottom of the recesses 8, depending on the angle ai. The layer thickness can be chosen by different values, depending on the resistance.
électrique et thermique du matériau. electrical and thermal of the material.
Au cours d'une étape suivante, corue le montre la figure 3 c, on effectue une métallisation oblique d'un second matériau conducteur, antimoine par exemple Si la métallisation est effectuée sous un angle During a next step, as shown in FIG. 3 c, an oblique metallization of a second conductive material, antimony for example, is carried out. If the metallization is carried out at an angle
a 2, on obtient des bandes de pellicule 2 de ce second matériau conduc- at 2, strips of film 2 of this second conductive material are obtained
teur, qui chevauchent partiellement les bandes de pellicule 1 et per- which partially overlap the strips of film 1 and
mettent ainsi de produire les points de jonction 3 du premier type so put to produce the junction points 3 of the first type
dans le premier plan 5 (figure 1), et les points de jonction 4 du se- in the foreground 5 (Figure 1), and the junction points 4 of the
cond type dans le second plan 6 A nouveau, la valeur de l'angle az est fonction des dimensions des blocs 9, et elle peut être calculée à cond type in the second plane 6 Again, the value of the angle az is a function of the dimensions of the blocks 9, and it can be calculated at
partir de ces dimensions De même, les bandes de pellicule 2 présen- from these dimensions Similarly, the strips of film 2 present
tent de préférence une épaisseur d'environ 100 à 200 A La zone de preferably a thickness of about 100 to 200 A The area of
chevauchement des points de jonction 4 du second type devrait se trou- overlap of junction points 4 of the second type should be
ver au milieu entre les blocs C'est le cas lorsque la relation entre worm in the middle between blocks This is the case when the relationship between
les angles ai et a 2 est approximativement: al = 90 a 2. the angles ai and a 2 is approximately: al = 90 a 2.
Au cours d'une étape suivante, comme le montre la figure 3 d, on effectue une enduction de dioxyde de silicium selon le procédé connu de pulvérisation cathodique On obtient alors une couche 10 d'oxyde de During a following step, as shown in FIG. 3 d, a coating of silicon dioxide is carried out according to the known method of sputtering. A layer 10 of oxide of oxide is then obtained.
silicium qui recouvre la totalité de la structure, et qui sert à pro- silicon which covers the entire structure, and which is used to pro-
téger les couches métalliques et de cadre de soutien supplémentaire pour l'ensemble de la structure; l'épaisseur de cette couche peut être cover the metal layers and additional support frame for the entire structure; the thickness of this layer can be
par exemple égale à 0,1 à 0,15 lim. for example equal to 0.1 to 0.15 lim.
Un tel convertisseur thermoélectrique selon la figure 3 d, o ne sont pas représentés les branchements électriques pour prélever la somme des tensions thermiques, peut avantageusement être utilisé pour Such a thermoelectric converter according to FIG. 3 d, where the electrical connections are not shown to take the sum of the thermal voltages, can advantageously be used for
mesurer le transfert de chaleur perpendiculairement au plan du sub- measure the heat transfer perpendicular to the plane of the sub-
strat 7 Le substrat 7 peut être, par exemple, enduit sur le dessous d'une pâte thermoconductrice, et placé sur un corps solide On peut ainsi mesurer le transfert de chaleur d'un gaz ou d'un liquide sur ce corps solide Lors du transfert de chaleur, une différence de tempéra- ture apparaît entre les points de jonction 3 du premier type et les points de jonction 4 du second type, différence qui peut être mesurée sous la forme d'une tension On peut aussi mesurer le transfert de strat 7 The substrate 7 can be, for example, coated on the underside with a heat-conducting paste, and placed on a solid body. It is thus possible to measure the heat transfer from a gas or a liquid to this solid body. heat transfer, a difference in temperature appears between the junction points 3 of the first type and the junction points 4 of the second type, difference which can be measured in the form of a voltage It is also possible to measure the transfer of
chaleur d'un corps solide sur un second corps solide, si le convertis- heat from a solid body to a second solid body, if the converted
seur thermoélectrique est enduit des deux côtés de pâte thermo- thermoelectric is coated on both sides with thermo paste
conductrice et disposé entre les deux corps solides. conductive and arranged between the two solid bodies.
Afin d'améliorer la sensibilité thermique d'un tel convertisseur destiné à mesurer un transfert de chaleur, il peut être avantageux, avant d'utiliser le convertisseur, d'éliminer la substance formant la In order to improve the thermal sensitivity of such a converter intended to measure a heat transfer, it may be advantageous, before using the converter, to eliminate the substance forming the
structure (blocs 9).structure (blocks 9).
Afin de rendre le convertisseur thermoélectrique décrit selon la In order to make the thermoelectric converter described according to the
figure 3 d propre à mesurer un rayonnement infrarouge, il est avanta- figure 3 d suitable for measuring infrared radiation, it is advantageous
geux d'enduire d'une substance absorbant le rayonnement infrarouge les points de jonction 3 ou 4 d'un des deux types Cela peut être effectué au moyen d'une étape supplémentaire au cours de laquelle, conformément à la figure 3 e, on métallise en oblique une substance absorbant d'une geux to coat a substance absorbing infrared radiation at the junction points 3 or 4 of one of the two types. This can be done by means of an additional step during which, in accordance with FIG. 3 e, metallization obliquely an absorbent substance of a
manière satisfaisante la lumière infrarouge En effectuant la métal- satisfactorily infrared light By performing the metal-
lisation sous un angle aa, on obtient des parties de couche 11 consti- reading at an angle aa, parts of layer 11 are obtained
tuées de cette substance absorbant le rayonnement infrarouge A nou- killed by this infrared-absorbing substance A new
veau, la valeur de l'angle a 3 est fonction des dimensions des blocs 9, calf, the value of the angle a 3 is a function of the dimensions of the blocks 9,
et elle est en général égale à environ 160 degrés Comme substance ab- and it is generally about 160 degrees As substance ab-
sorbant le rayonnement infrarouge, on peut par exemple utiliser du absorbing infrared radiation, for example,
chrome, qui absorbe environ 40 % du rayonnement incident et le trans- chromium, which absorbs about 40% of the incident radiation and trans-
forme en chaleur L'or convient également, mais seulement s'il est dé- form in heat Gold is also suitable, but only if it is
posé sous forme dendritique Lors de l'exposition au rayonnement infrarouge, une différence de température apparaît entre les points de jonction 3 du premier type et les points de jonction 4 du second type, placed in dendritic form When exposed to infrared radiation, a temperature difference appears between junction points 3 of the first type and junction points 4 of the second type,
différence qui peut être mesurée sous la forme d'une tension. difference which can be measured as a voltage.
Un convertisseur thermoélectrique selon la figure 3 d peut aussi A thermoelectric converter according to FIG. 3 d can also
être enduit d'un catalyseur au lieu d'une substance absorbant la lu- be coated with a catalyst instead of a light absorbing substance
mière infrarouge L'étape du procédé correspond alors à celle de la infrared material The process step then corresponds to that of the
figure 3 e Les parties de couche 11 sont alors constituées de ce maté- Figure 3 e The layer 11 parts are then made of this material.
riau catalyseur On connaît dans la bibliographie existante une multi- riau catalyst We know in the existing bibliography a multi-
plicité de catalyseurs convenant pour catalyser des réactions chi- plicity of catalysts suitable for catalyzing chemical reactions
miques La chaleur de réaction dégagée lors de la réaction catalytique produit de la chaleur sur le matériau catalyseur du convertisseur thermoélectrique, et une différence de température apparaît ainsi The reaction heat released during the catalytic reaction produces heat on the catalyst material of the thermoelectric converter, and a temperature difference thus appears.
entre les points de jonction 3 du premier type et les points de jonc- between junction points 3 of the first type and the junction points
tion 4 du second type, différence qui peut être mesurée sous la forme d'une tension Cette tension peut être avantageusement utilisée pour identifier spécifiquement le partenaire de réaction, par exemple un gaz Le convertisseur thermoélectrique peut ainsi être employé pour tion 4 of the second type, difference which can be measured in the form of a voltage This voltage can advantageously be used to identify specifically the reaction partner, for example a gas. The thermoelectric converter can thus be used to
mesurer la concentration de substances chimiques. measure the concentration of chemicals.
Il existe des réactions catalytiques qui ne se déroulent qu'au- There are catalytic reactions that only take place
dessus de températures données Afin de permettre de telles réactions, le catalyseur doit présenter une température donnée C'est pourquoi il est avantageux de doter d'un dispositif de chauffage 12 (figure 5) un above given temperatures In order to allow such reactions, the catalyst must have a given temperature. This is why it is advantageous to provide a heating device 12 (FIG. 5).
convertisseur thermoélectrique selon la figure 4, dans lequel les par- thermoelectric converter according to FIG. 4, in which the
ties de couche 11 sont constituées d'un matériau catalyseur Ce dispo- Layer 11 ties are made of a catalyst material.
sitif de chauffage 12 peut être disposé en dessous de la plaquette de substrat 7, et il fonctionne électriquement Mais il peut aussi, par exemple selon la technique des couches épaisses, être disposé sur le côté de la plaquette de substrat 7 qui est tourné vers les points de heating sitive 12 can be arranged below the substrate wafer 7, and it operates electrically, but it can also, for example according to the thick layer technique, be disposed on the side of the substrate wafer 7 which faces towards the points of
jonction 3, 4, et être recouvert d'une couche isolante supplémentaire. junction 3, 4, and be covered with an additional insulating layer.
Un tel convertisseur thermoélectrique peut être utilisé pour me- Such a thermoelectric converter can be used to
surer la concentration de substances chimiques qui ne réagissent monitor the concentration of non-reacting chemicals
qu'au-dessus d'une température donnée. than above a given temperature.
La figure 5 ne représente d'ailleurs pas un convertisseur thermoélectrique de ce type convenant pour mesurer la concentration de Figure 5 does not represent a thermoelectric converter of this type suitable for measuring the concentration of
substance chimique, car il lui manque les parties de couche 11 de ca- chemical because it lacks the 11 layer parts of this
talyseur Le convertisseur thermoélectrique représenté sur la figure 5 convient pour mesurer la vitesse d'écoulement de gaz et de liquides, et il se base sur le principe connu que l'écoulement prélève du convertisseur une quantité de chaleur proportionnelle à la vitesse d'écoulement Une différence de température apparaît ainsi entre les points de jonction 3,4 du premier et du second types, et par suite une talyseur The thermoelectric converter shown in Figure 5 is suitable for measuring the flow speed of gases and liquids, and it is based on the known principle that the flow takes from the converter an amount of heat proportional to the flow speed A temperature difference thus appears between the junction points 3.4 of the first and second types, and consequently a
tension qui est proportionnelle à la vitesse d'écoulement. voltage which is proportional to the flow velocity.
Toutes les variantes de réalisation décrites ci-dessus ont en All the variants described above have in
commun que la séparation spatiale des points de jonction 3,4 du pre- common that the spatial separation of the junction points 3,4 of the pre-
mier et du second types dans des plans différents apporte l'avantage, par rapport à un agencement plan, de pouvoir loger un plus grand nombre de thermocouples sur une surface donnée De plus, cela permet mier and of the second type in different planes brings the advantage, compared to a planar arrangement, of being able to accommodate a greater number of thermocouples on a given surface In addition, this allows
d'augmenter la sensibilité.to increase sensitivity.
La technique de fabrication décrite permet également de construire des champs détecteurs bidimensionnels à partir de plusieurs convertisseurs thermoélectriques On peut ainsi disposer conjointement The manufacturing technique described also makes it possible to construct two-dimensional detector fields from several thermoelectric converters.
sur le substrat 7 un convertisseur thermoélectrique enduit de cataly- on the substrate 7 a thermoelectric converter coated with cataly-
seur et un convertisseur thermoélectrique dépourvu d'une telle enduc- a thermoelectric converter without such a coating.
tion, en les complétant éventuellement d'un capteur de température absolue. L'emploi de la technique de métallisation oblique pour la tion, possibly supplementing them with an absolute temperature sensor. The use of the oblique metallization technique for the
constitution des thermocouples permet d'économiser plusieurs opéra- constitution of thermocouples saves several operations
tions de lithographie à grande précision. high precision lithography.
On peut aussi utiliser des convertisseurs thermoélectriques du type décrit comme producteurs miniaturisés d'énergie, qui produisent directement de l'énergie électrique à partir d'un rayonnement ou d'une Thermoelectric converters of the type described can also be used as miniaturized producers of energy, which directly produce electrical energy from radiation or a
chaleur de réaction chimique.chemical reaction heat.
On peut aussi disposer sur le substrat 7 d'autres composants, par exemple d'autres capteurs et/ou des éléments servant à évaluer des signaux Ainsi, pour un détecteur de rayonnement infrarouge, on peut One can also have on the substrate 7 other components, for example other sensors and / or elements used to evaluate signals. Thus, for an infrared radiation detector, one can
disposer sur le substrat 7 un amplificateur opérationnel à haute impé- placing on the substrate 7 a high impedance operational amplifier
dance.dance.
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