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isolants éléctriques



  1. #1
    lesabreur

    isolants éléctriques


    ------

    bonsoir,
    voila dans le cadre de mon tipe je m'intéresse aux isolants solides. Je souhaite me pencher sur la rupture diéléctrique des matériaux mais je n'arrive pas à obtenir d'informations "poussées" sur le phénomène d'avalanche éléctronique qui conduit à la rupture. Est ce que les éléctrons (lorsqu'ils sont soumis à un champ éléctrique) se déplace à travers les couches de valence des atomes qui constituent le matériau? merci d'avance

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    Fred des montagnes

    Re : isolants éléctriques

    Salut,

    En générale on modélise un diélectrique avec perte par un circuit RC parallèle (cas plus défavorable qu'un RC série). On utilise un facteur de perte pour qualifier l'isolant (tan(delta) qui correspond au courant qui traverse la partie résistive divisé par le courant qui traverse la partie capacitive). Fait une recherche sur le pont de Schering qui permet de mesurer ce facteur qui permet de déterminer la durée de vie d'un isolant.

    Pour ce qui est des décharges disruptives elles sont duent à trois phénomènes:

    La décharge intrinsèque qui est due aux éléctrons libres qui sont présent dans l'isolant.

    La décharge thermique qui est du au pertes citées avant ainsi qu'a un refroidissement non adapté et qui entraîne la fusion de l'isolant.

    La décharge partielle qui vient du fait que dans un isolant, il y a des impuretés (bulles de gaz par ex.) qui entraîne une augmentation du champs électrique locale. En effet quand on change de milieu le déplacement électrique (déplacement=permittivité * champ électrique) est conservé mais les permittivités peuvent être différentes.

    D=e*er1*E1=e*er2*E2

    on obtient:
    E2/E1=er1/er2

    Par ex. er1 =40 pour une ceramique et er2=1 pour l'air ce qui fait que le champs électrique dans la bulle serait 40 fois plus élevé que dans l'isolant. Ceci entraîne un arc qui détruit l'isolant et peut causer une rupture de celui-ci

    Voilà, j'espère que ça t'aidera.

  4. #3
    LPFR

    Re : isolants éléctriques

    Bonjour.
    À propos des avalanches:
    Un électron dans un solide "passe son temps" à avoir des collisions avec les atomes du réseau cristallin. Dans ces collisions il y a transfert d'énergie cinétique entre les atomes et les électrons. Parfois on perd et parfois on gagne, mais à long terme la température (agitation thermique) des électrons s'égalise avec celle des atomes.
    Si le champ électrique local et très fort, l'électron est accéléré entre deux collisions et gagne de l'énergie cinétique. Pour des gains modestes, l'électron partage cette énergie avec les atomes du réseau à travers les collisions. Dans les résistances ce transfert d'énergie se traduit par l'effet Joule.
    Mais si le champ est très grand, il se peut que quelques électrons acquièrent assez d'énergie entre deux collisions pour arracher des électrons encore liés à des atomes, en créant des électrons libres supplémentaires. Ces électrons, à long terme, redeviendront des électrons liés. Mais en attendant, ils peuvent, eux aussi, acquérir assez d'énergie pour arracher des nouveaux électrons, donnant ainsi lieu à une réaction en chaîne.
    Cette réaction peut donner lieu à un courant important qui peut chauffer le diélectrique localement, jusqu'à le volatiliser et créer un trou (un vrai trou).
    Au départ, il faut des électrons libres et dans un diélectrique il n'y a pas beaucoup. Mais il y en a quelques uns crées dans les processus comme ceux indiqués par Fred de Montagnes, ou par effet photoélectrique, les rayons cosmiques, ou n'importe quoi d'autre. Et pour que l'avalanche soit possible, il faut que l'énergie acquisse par l'électron entre deux collision soit plus grande que le potentiel d'ionisation des atomes dans le réseau (qui est plus faible que celui des atomes isolés). On connaît (pas moi) ce potentiel, ainsi que le libre parcours moyen des électrons. Donc, on peut calculer à partir de quel champ l'avalanche est possible.

    Votre phrase " se déplace à travers les couches de valence", est incorrecte. Les bandes sont des bandes d'énergie et non des zones géométriques. Par contre l'énergie de l'électron libre le situe bien dans la bande de conduction ou au delà.
    Au revoir.

  5. #4
    lesabreur

    Re : isolants éléctriques

    merci bien pour toutes ces précisions.

  6. A voir en vidéo sur Futura

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