Etude des phénomènes de conduction et de rupture dielectique dans les ceramiques à haute teneur en alumine

Abstract

Ce travail de thèse porte sur l’étude du comportement diélectrique des céramiques à haute teneur en alumine, utilisées comme substrats isolants dans les modules de puissance. Deux aspects décrivant le comportement diélectrique des isolants solides sont traités dans cette étude. Le premier est l’étude de la conduction électrique sous haut champ en fonction de la tension, la température et la pureté des céramiques. Le deuxième est l’étude de la rupture diélectrique en alternatif à 50 Hz en fonction de l’épaisseur, la vitesse de montée en tension et la pureté du matériau. Par ailleurs, ce travail vise aussi à comprendre et à interpréter le mécanisme de claquage diélectrique dans ces matériaux. Les résultats expérimentaux de la conduction mettent en évidence une transition d’un comportement ohmique à un comportement limité par la charge d’espace (SCLC) pour les champs forts indiquant ainsi que cette dernière peut jouer un rôle à l’approche de la rupture. L’analyse de ces résultats montre que dans la région (SCLC) les pièges actifs sont les pièges discrets et peu profonds. Les mesures de la rigidité diélectrique montrent que celle-ci diminue avec l’épaisseur, augmente avec la pureté et la vitesse de montée en tension. Au vu des analyses des différents résultats et des investigations expérimentales, le mécanisme le mieux adapté pour décrire la rupture diélectrique dans ces matériaux est basée sur un modèle d’origine électromécanique.