Condensateurs électrochimiques et condensateurs films - Technologies et évolution

Les condensateurs sont des composants passifs, utilisés dans tous les domaines de l’électronique : télécommunications, informatique, automobile, spatial, grand public, etc. Ils permettent d’emmagasiner transitoirement une charge électrique entre deux électrodes séparées par un matériau isolant appelé diélectrique. Leurs performances électriques dépendent de la nature du diélectrique et de la structure électrode-isolant-électrode. Ces considérations permettent, hors technologies émergentes, de les classer en trois grandes familles :

• condensateurs céramiques ;

• condensateurs électrochimiques ;

• condensateurs film.

Le choix du type de condensateur dépend des contraintes imposées par l’application visée : il s’effectue non seulement en tenant compte de la valeur de la capacité recherchée, mais aussi du comportement du diélectrique en fonction de la température, de la fréquence, de l’amplitude du signal à traiter, de la tension de polarisation, des contraintes climatiques, etc. Enfin, les technologies de mise en œuvre et de report, ainsi que les contraintes de fiabilité et de coût, sont à considérer.

L’évolution technologique des condensateurs est liée à une double sollicitation de miniaturisation et de baisse des coûts. Cette tendance a imposé, dans les domaines des télécommunications et des applications dites grand public, l’emploi exclusif des techniques de report en surface des composants sur circuits imprimés. Ainsi, les condensateurs destinés aux circuits électroniques de grande diffusion, qui ne peuvent pas suivre cette évolution pour des raisons économiques ou techniques, ont disparu ou vont disparaître, tandis que de nouvelles technologies (condensateurs « silicium » par exemple) se développent.

Par ailleurs, l’évolution de l'électronique vers une miniaturisation accrue implique une demande incessante vers des composants toujours plus petits. Ces derniers sont donc naturellement amenés à présenter un échauffement volumique plus élevé. Les tendances actuelles dans l’électronique de puissance professionnelle pour l’aéronautique, le spatial, la recherche pétrolière et d’autres, accentuent le besoin de condensateurs capables de fonctionner à des températures élevées, qui pourraient être comprises entre 150 °C et 200 °C, voire même au-delà. Face à de telles contraintes, on observe l’apparition de nouveaux matériaux spécifiques, performants et fiables, et de nouvelles approches technologiques.

Cet article présente les condensateurs électrochimiques et films, les condensateurs céramique faisant l’objet de l’article [E 1 925], ce dernier présentant également les aspects généraux sur les condensateurs, caractéristiques physiques et propriétés des matériaux et des principales familles.

À la fin de l'article, sont proposés un glossaire et un tableau des notations et symboles utilisés.