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Caractéristiques générales des condensateurs – Condensateurs céramiquesArticle de référence | Réf : K740 v2
Auteur(s) : Philippe PAPET
Date de publication : 10 nov. 2012
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En termes de propriétés électriques et mécaniques, les céramiques piézoélectriques présentent certains avantages :
ce sont des matériaux inorganiques fragiles aux températures d'usages, avec des modules de Young élevés, de l'ordre de 60 à 70 GPa et qui ne tolèrent que de faibles déformations (200 à 800 ppm) ;
selon le mode de déformation, le coefficient de couplage électromécanique peut varier entre 0,25 et 0,75 ;
la température de fonctionnement peut être supérieure à la température ambiante, mais elle doit être inférieure à la température de Curie, qui se situe entre 250 et 300 oC, selon la composition chimique (pour éviter une dépolarisation partielle et un vieillissement accéléré, on se limite en général à des températures d'utilisation 100 oC en dessous de la température de Curie) ;
les pertes diélectriques, qui sont représentées par un angle de pertes δ, dont la tangente est comprise entre 0,005 et 0,02 sont faibles.
En raison de leurs performances piézoélectriques, constante de charge et coefficient de couplage élevés, les céramiques piézoélectriques sont les matériaux les plus couramment utilisées dans la famille des matériaux électroactifs. Elles sont généralement commercialisées sous la forme de céramiques massives (barreaux parallélépipédiques, disques, plaquettes, tubes) ou sous la forme d'empilements de céramiques. Ces derniers permettent d'obtenir des déplacements plus importants par mise en série mécaniquement de plusieurs céramiques d'épaisseur relativement faible ne nécessitant pas des tensions élevées pour les déformer.
Les polyméres piézoélectriques semblent moins attractifs que les céramiques si l'on ne se focalise que sur les caractéristiques piézoélectriques et diélectriques. En effet, les constantes de charge d33 et d31 sont un ordre de grandeur plus faibles, les coefficients de couplage n'excèdent pas la valeur 0,3, et la permittivité diélectrique relative se situe aux alentours de 10 avec des pertes diélectriques élevées (tan δ = 0,2-0,3). Les principales qualités de ces polymères résident dans :
leurs propriétés mécaniques...
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(1) - CURIE (P.), CURIE (J.) - Comptes rendus des séances de l'académie des sciences. - Tome 91, Paris (1880).
(2) - BERTIN (M.), FAROUX (J.P.), RENAULT (J.) - Électromagnétisme. - Éd. : Dunod Université (1984).
(3) - NYE (J.F.) - Physical Properties of Crystals. - Ed. : Oxford University Press (1985).
(4) - DAMJANOVIC (D.) - * - Rep. Prog. Phys., 61, p. 1267 (1998).
(5) - ROYER (D.), DIEULESAINT (E.) - Ondes élastiques dans les solides. - Tome 1, Éd. : Masson (1999).
(6) - BRISSAUD (M.) - Matériaux piézoélectriques. - Éd. : Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (2007).
...
Céramiques pour composants électroniques.
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