Présentation
Auteur(s)
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Alain TOUREILLE : Professeur émérite à l'université Montpellier 2
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Lire l’articleINTRODUCTION
Lobjet de cet article est de faire le point sur les techniques de mesures électriques des diélectriques existant au début du XXIe siècle, afin d'aider les ingénieurs et les chercheurs dans leur choix de matériaux et composants intervenant dans les systèmes envisagés grâce à leurs propriétés électriques.
Nous présenterons d'abord les aspects fondamentaux des grandeurs mesurables, puis le détail des mesures elles-mêmes.
Depuis une vingtaine d'années, de nombreux efforts ont été réalisés pour permettre une meilleure compréhension des diélectriques, éléments principaux du transport, du stockage de l'énergie électrique et des signaux de l'électronique. Compte tenu de l'évolution des énergies et des technologies de communication, ces matériaux prennent de plus en plus d'importance.
Ainsi, nous présenterons les évolutions des techniques de mesure considérées comme classiques puis nous développerons pleinement les nouvelles méthodes développées depuis une vingtaine d'années, notamment au niveau des charges électriques. Ces techniques font l'objet d'attentions particulières, car elles changent la vision que l'on avait d'un « isolant ». Traitant de la microstructure du matériau, ces problématiques sont au cœur du problème, comme en témoignent les nombreuses publications et brevets déposés à ce sujet.
Le présent texte se limite aux fréquences inférieures à 100 MHz.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1978 par Jean-François MOREL
- Version archivée 2 de avr. 1985 par Jean-François MOREL
- Version courante de juil. 2019 par Alain TOUREILLE
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Évolution des matériaux diélectriques3. Techniques de mesures électriques
Après ces aspects fondamentaux, nous allons présenter les différentes techniques de mesures en détails, en précisant les grandeurs que l'on peut atteindre.
3.1 Mesures de courants sous tension continue
L'éprouvette isolante peut être considérée comme un condensateur. À la mise sous tension continue, il apparaît d'abord un courant transitoire (dit « courant d'absorption » qui est dû aux différents phénomènes de polarisation – figure ). Au bout d'un temps qui peut être important, ce courant peut tendre vers une valeur d'équilibre appelée « courant de conduction » et notée ic . La résistivité se calcule alors avec cette définition du courant de conduction.
En pratique, ce temps nécessaire pour atteindre le régime permanent pouvant être très long (quelques heures, voire quelques jours), on décide de fixer un temps pour cette mesure. Ainsi, la résistivité donnée sera toujours suivie du temps correspondant à cette mesure. Pour une grande partie des isolants, la valeur d'équilibre n'est jamais atteinte pour les basses températures.
Si on décide de retirer l'alimentation et de court-circuiter ce condensateur chargé, alors le courant qui en résulte est un courant inverse de décharge (dit « courant de résorption » dû aux différents phénomènes de dépolarisation), que nous pourrons étudier plus loin avec les courants de décharge thermostimulés : CDTS).
HAUT DE PAGE3.1.1 Mesure de la résistivité transversale et de la résistivité superficielle
La figure représente la cellule de mesure de la résistivité transversale (ou volumique ρv). On peut y voir la position des contacts, la source d'alimentation et l'appareil de mesure du courant. Afin d'éviter les courants superficiels dans la mesure de résistivité transversale, on incorpore un anneau de garde mis directement à la masse.
Au contraire, dans la mesure de résistivité superficielle (ρs), la tension est appliquée entre l'électrode gardée et l'électrode de garde, l'électrode qui était reliée à la haute tension dans le cas de la mesure de ρv...
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