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RÉSUMÉ
L'article expose les performances de composants céramiques semi-conducteurs appartenant à la catégorie des résistances non-linéaires, dont la valeur de résistance varie avec la température. Deux types de composants sont présentés: -les thermistances à coefficient de température négatif (CTN). -les thermistances à coefficient de température positif (CTP). Pour chaque catégorie de composants, l'article traitera des propriétés physico-chimiques des matériaux utilisés, du mode d'élaboration des poudres et des capteurs céramiques, de leurs caractéristiques électriques et enfin de l'utilisation de ces composants dans les différents secteurs de l'industrie. Une section sera également consacrée à l'évolution des composants céramiques en fonction des exigences actuelles des circuits électroniques et des nouvelles applications.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain BEAUGER : Docteur en chimie-physique, Ingénieur en R à TPC AVX Corporation, Dijon, France
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Alain LAGRANGE : Doctorat de 3e cycle Électronique, ancien Responsable marketing Recherches et développement à Thomson-LCC, Dijon, France
INTRODUCTION
Les résistances non linéaires appartiennent à la famille des composants électroniques passifs et sont utilisées, de par leurs propriétés uniques, dans de nombreux domaines de l’électronique. Elles sont caractérisées par leur grande sensibilité à la température, inconvénient majeur pour les composants électroniques, mais défaut exploité et même renforcé dans le cas des résistances non linéaires.
Elles sont utilisées en tant qu’éléments de protection série des circuits électroniques, limiteurs de courant, détecteurs et régulateurs de température, éléments chauffants, etc.
Les propriétés particulières de ces semi-conducteurs polycristallins sont principalement liées soit aux caractéristiques intrinsèques des cristallites (thermistance à coefficient de température négatif) soit aux caractéristiques des joints de grains (thermistances à coefficient de température positif).
Cet article permet de résumer les principales propriétés des thermistances céramiques et de montrer que les développements récents dans les domaines de la technologie des poudres et des méthodes de mise en forme sont applicables à ce type de composants afin de les insérer dans des applications électroniques performantes.
La demande toujours croissante de ces composants est due à leur faible coût, leur simplicité de montage et leur sensibilité thermique. L’évolution technique actuelle est orientée vers la miniaturisation, et plus particulièrement la présentation de ces composants sous forme de « chips » adaptés à la technologie de report en surface sur circuits imprimés.
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- Version archivée 1 de févr. 1997 par Alain LAGRANGE
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Thermistances CTP
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2. Thermistances CTN
2.1 Origine de la conductivité
Les thermistances à coefficient de température négatif (CTN) sont des matériaux céramiques semi-conducteurs cristallisant le plus souvent sous la forme d’une structure spinelle comme montré sur la figure 3. La maille cristalline élémentaire est constituée de sites cristallographiques octaédriques et tétraédriques aux sommets desquels se trouvent des ions oxygène.
La conduction résulte d’un mécanisme de hopping, c’est-à-dire d’un saut d’électrons entre les cations d’état de valence différents présents sur des sites équivalents (sites octaédriques dans le cas des spinelles). Les thermistances CTN sont généralement dérivées de la structure Mn3O4 et plus précisément
. Cette structure de nature isolante est rendue semi-conductrice par substitution partielle des ions Mn3 + par des ions divalents comme le nickel par exemple :
Cette structure laisse prévoir un minimum de résistivité pour x = 2 / 3 c’est-à-dire lorsque le nombre...
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Thermistances CTN
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CAFFIN (J.P.), ROUSSET (A.), CARNET (R.), LAGRANGE (A.) - Chemical preparation of NTC thermistors with low resistivity and high stability - , High Tech Ceramics. Elsevier (1987).
-
(2) - LAGRANGE (A.) - Conception of electronic ceramics in relation to their functional reliability : Applications to multilayer ceramic capacitors and semiconductor ceramics, - Materials Science and Engineering. A 109, p. 113-119 (1989).
-
(3) - PROHAMMER (M.), ZETTL (F.), et ZODL (H.) - Nonlinear resistors in multilayer technology - Carts Europe (1992).
-
(4) - ROUSSET (A.), LEGROS (R.), et LAGRANGE (A.) - Recent progress in the fabrication of ceramic negative temperature coefficient thermistors - , Journal of European Ceramic Society 13.
-
(5) - HOUIVET (D), BERNARD (J), HAUSSONNE (J-M) - High temperature NTC ceramic resistors (ambient-1000°C) LUSAC - , Journal of the European Ceramic Society 24 (2004) 1237-1241.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Liste des fabricants industriels dans le monde (liste non exhaustive) L
Betatherm http://www.betatherm.com/
Epcos http://www.epcos.com/
Murata http://www.murata.com/
Vishay http://www.vishay.com/
Shibaura http://www.shibaura.com/
Mitsubishi http://www.mitsubishielectric.fr/
Watlow http://www.watlow.fr/
Joyin http://www.joyin.com.tw/lan_en/xv
Thermik http://www.thermik.de/
General Electric http://www.ge.com
Elpro http://www.elpro.com/
Ephy-Mess http://www.ephy-mess.de/
Minco http://www.minco.com/
AdSem, Inc http://www.adsem.com/
Omega http://[email protected]
Fluke http://www.fluke.com/fluke/frfr/home/default.htm
Euroswitch http://www.euroswitch.it/
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