Diélectriques - Courants de conduction

Dans cet article, on s’intéresse aux mouvements de charges sur des distances beaucoup plus importantes que quelques distances interatomiques. Les courants que l’on va mesurer sont même dus, pour une large part, à des porteurs qui, injectés à partir d’une des électrodes, vont traverser l’épaisseur du matériau. Gardons tout de même en mémoire le fait qu’un mouvement localisé de porteur donnera lieu à un courant mesurable dans le circuit extérieur, même si le porteur ne sort pas du diélectrique.

Mesurer la conduction dans un diélectrique peut, à priori, apparaître comme paradoxal ou inutile, puisque sa fonction principale est, en général, d’assurer une isolation. Toutefois, ce que l’on appelle communément des isolants sont des matériaux dont la résistivité varie de quelques 10 ⁸ Ω · cm jusqu’à 10 ¹⁸ Ω · cm ou plus. Cette variation de plus de 10 décades suggère fortement que plusieurs phénomènes ou mécanismes de conduction peuvent générer des courants.

En outre, d’un point de vue des composants et des systèmes , deux aspects sont extrêmement importants :

• le cas de l’utilisation des matériaux à très faibles pertes (par exemple, les condensateurs) ;

• le cas où l’évolution des très faibles courants de conduction est le signe avant-coureur d’une dégradation des propriétés du matériau d’isolation qui va, à terme, mettre fin à la vie du dispositif.

Il est donc utile, voire indispensable dans certains cas, de pouvoir mesurer, analyser et comprendre l’origine des courants de conduction qui apparaissent dans les isolants lorsqu’ils sont soumis intentionnellement ou non à un champ électrique. Cette nécessité est renforcée par le fait que l’évolution actuelle du matériel en construction électrique tend vers des puissances massiques et des températures de fonctionnement plus élevées. Cette évolution conduit à un accroissement des contraintes, notamment électriques, sur les isolants et ne permet plus la solution de facilité qui consistait à augmenter l’épaisseur d’isolation, mais nous oblige à une utilisation plus proche des limites de tenue des matériaux diélectriques.