Présentation
En anglaisNOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la version actualisée d’une partie de l’article E1925 intitulé « Condensateurs », rédigé par Alain BEAUGER, Jean-Marie HAUSSONNE, Jean-Claude NIEPCE, et paru en 2007.
RÉSUMÉ
Cet article traite des condensateurs céramiques, composants passifs, utilisés dans tous les domaines de l’électronique. Leurs performances et propriétés électriques dépendent de leur technologie de fabrication et de la composition de leurs matériaux, diélectriques et métalliques. Le choix du type de condensateur dépend de l’application visée : il s’effectue en tenant compte de la valeur de la capacité recherchée et du comportement du diélectrique en fonction des conditions d’utilisation sans oublier d’autres facteurs de choix tels que les technologies de mise en œuvre et de report, ainsi que les contraintes de fiabilité et de coût.
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This article addresses ceramic capacitors, passive components used in every domain of electronics. Their electrical performances and properties depend on their manufacturing technology and on the nature of their dielectric and metallic materials. The choice of the type of capacitor depends on the desired application; it must take into account the value of the desired capacity and the behavior of the dielectric according to the conditions of use. Implementation and sticking technologies as well as reliability and cost constraints are other choice’s factors to consider.
Auteur(s)
-
Henri LAVILLE : Responsable Recherche et Technologie - Exxelia, GBU Capacitors, Chanteloup-en-Brie, France
INTRODUCTION
Les condensateurs sont des composants passifs, et ils sont 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 qui sont 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 films.
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 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.
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ceramic | technology | dielectric | capacitor
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2007 par Alain BEAUGER, Jean-Marie HAUSSONNE, Jean-Claude NIEPCE
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Glossaire
électrodes/armatures ; electrodes
Parties conductrices à l’intérieur d’un condensateur qui permettent au courant électrique de circuler et de charger/décharger le condensateur.
diélectrique ; dielectric
Matériau isolant situé entre les électrodes dont la polarisation permet le stockage des charges électriques.
connexions/contacts ; connections
Parties conductrices situées à l’extérieur d’un condensateur et qui permettent de le souder sur les circuits et d’assurer les contacts électriques.
claquage diélectrique ; dielectric breakdown
Formation d’un arc électrique entre les électrodes qui conduit à la destruction du diélectrique.
paraélectrique ; paraelectric
Matériau dont les dipôles sont orientés de façon aléatoire.
ferroélectrique ; ferroelectric
Matériau dont les dipôles sont regroupés en domaines au sein desquels ils présentent tous la même orientation.
derating ; derating
Diminution dans certaines conditions environnementales de la charge électrique appliquée au condensateur.
frittage ; sintering
Opération de la métallurgie des poudres qui consiste en un traitement thermique à haute température par lequel une poudre pressée est transformée en un objet monolithique.
ageing ; ageing
Diminution lente de la permittivité avec le temps.
température de Curie ; Curie temperature
Température de la transition ferroélectrique-paraélectrique.
barbotine ; slurry
Peinture de poudres céramiques en suspension dans un véhicule organique.
sérigraphie ; ink printing
Technique d’impression généralement utilisée pour déposer les électrodes métalliques d’un condensateur.
pérovskite ; perovskite
Structure de certains composés ionocovalents de formule générale ABO3.
granulométrie ; granulometry
Taille des grains d’une poudre (céramique ou non).
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NIEPCE (J.C.), HAUSSONNE (J.M.) - BaTiO3 : matériau de base pour les condensateurs céramiques. - Vol. I et II. Éditions SEPTIMA (1994).
-
(2) - Global Electric Capacitor Industry Situation and Prospects Research report – Worldwide Market Reports. - Seattle (2017).
-
(3) - Growth Opportunities in the Global Capacitor Market – Lucintel. - Dallas (2013).
-
(4) - Passive components workshop notes - Electronic Components Institute Internationale. - 4th CARTSEurope (1990).
-
(5) - LAVENE (B.) - Careful capacitor selection optimizes switcher performance. - EDN (1984).
-
(6) - EPAND (D.), LIDDANE (K.) - Selecting capacitors properly. - Electronic Design 13 (1977).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Fabricants (Liste non exhaustive limitée à quelques acteurs principaux)
-
Marchés de volume
-
MURATA http://www.murata.com
-
TDK/EPCOS http://www.tdk.com
-
TAIYO YUDEN http://www.yuden.co.jp
-
YAGEO http://www.yageo.com
-
AVX/KYOCERA http://www.avx.com
-
KEMET http://www.kemet.com
-
-
Marchés de spécialités
-
KEMET http://www.kemet.com
-
VISHAY http://www.vishay.com
-
EXXELIA http://www.exxelia.com
-
PRESIDIO http://www.presidiocomponents.com
Totalement ouverte à la compétition internationale, l’industrie des condensateurs est le théâtre d’une forte concentration mondiale. Le nombre de fabricants diminue rapidement et, corrélativement, la part de marché des leaders dépasse 20 %.
L’estimation de la répartition du marché pour les différentes...
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