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Auteur(s)
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Michel GRACIET : Docteur ès sciences physiques - Ingénieur au Laboratoire central de recherches de Thomson-CSF
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Joseph PINEL : Docteur ès sciences physiques - Chef de service des Technologies Avancées Thomson-CSF DCS - Centre électronique Toulouse
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Lire l’articleINTRODUCTION
La protection des équipements électriques et électroniques vis-à-vis des perturbations électriques et électromagnétiques est devenue aujourd’hui un problème de plus en plus préoccupant par suite, d’une part, de la plus grande sensibilité des composants électroniques modernes aux surcharges électriques créées par ces perturbations et, d’autre part, des nombreuses sources de perturbations auxquelles peut être exposé tout équipement.
Il est connu, en effet, qu’il suffit d’une énergie de surcharge électrique de quelques microjoules seulement pour détruire un composant électronique à haut niveau d’intégration ou, du moins, altérer fortement ses performances, cela malgré les protections intégrées mises en place par les fabricants pour se protéger des risques associés aux décharges électrostatiques.
La protection des équipements, pour être efficace, nécessite d’être prise en compte dès le début de leur conception ; cela suppose donc que le concepteur ait une bonne connaissance :
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des sources de perturbations auxquelles peut être soumis l’équipement (menace directe ou indirecte) ;
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des modes d’interaction de ces menaces, se traduisant par des perturbations (surcharge électrique ou influence électromagnétique) ;
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des caractéristiques des perturbations créées.
Cet article donne une description détaillée des sources de perturbations les plus connues (décharges électrostatiques, impulsion électromagnétique d’origine nucléaire, coups de foudre et commutations inductives).
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2. Différents types de perturbations
2.1 Décharges électrostatiques (DES)
Le phénomène DES est un transfert de charges électrostatiques entre deux éléments dont le potentiel électrostatique est différent. Ce transfert peut être déclenché soit par contact direct des deux éléments, soit par influence. L’origine de ce phénomène réside dans la création de charges électrostatiques portées par ces éléments, création qui a lieu par effet triboélectrique.
HAUT DE PAGE2.1.1 Origine de la menace triboélectrique
La menace triboélectrique est la génération d’électricité statique par frottement puis séparation de deux matériaux ou substances. Il se produit alors un processus de répartition de charges tel que l’un des matériaux arrache des électrons à l’autre, créant à la fois une charge positive sur le matériau qui a perdu les électrons et une charge négative sur celui qui a acquis des électrons.
L’importance de l’effet triboélectrique dépend de nombreux paramètres comme les conditions de frottement et de séparation (vitesse) des deux matériaux, l’humidité relative, la température du milieu et surtout la densité en électrons et la nature des matériaux frottés.
Le tableau 1 donne, par exemple, le classement habituellement considéré pour quelques matériaux usuels du point de vue de leur aptitude à engendrer l’effet triboélectrique, par rapport au coton pris comme matériau de référence (coton sec). Les matériaux situés au-dessus du coton ont tendance à libérer des électrons au cours d’un processus de friction et se chargent donc positivement ; ceux situés au-dessous ont tendance, en revanche, à acquérir des électrons et à devenir chargés négativement. De façon concrète, lorsque deux matériaux de cette série sont frottés ensemble, celui situé le plus près du sommet de la partie positive aura une charge positive lors de la séparation, tandis que l’autre matériau sera chargé d’une quantité égale de charges mais de signe opposé. En outre, plus les deux matériaux considérés...
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