Academic literature on the topic 'Anodes – Propriétés électriques – Mesure'

Les matériaux textiles ont une place importante dans un grand nombre de secteurs industriels. Ces industries sont souvent confrontées aux problèmes introduits par les phénomènes de charge et de décharge électrostatique des textiles. Outre l'effet désagréable ressenti par les êtres humains lors des décharges, ces phénomènes peuvent menacer le fonctionnement d'appareils électroniqmes ou dans le pire cas, provoquer l'explosion de matières inflammables. La caractérisation de ces matériaux textiles est dès lors indispensable et fortement tributaire des exigences normatives. On propose ici une étude expérimentale des comportements électrostatiques de matériaux textiles dans le but de réaliser un banc de test pour évaluer ces phénomènes. Une partie importante de ce travail est consacrée aux mécanismes de polarisation qui jouent un grand rôle dans les phénomènes de charge et de décharge. Cette approche expérimentale est étayée par une étude bibliographique conséquente mettant en évidence les mécanismes miscroscopiques mis en Jeu. Néanmoins, le moyen le plus répandu pour charger les textiles reste le frottement. La caractérisation de ce mécanisme de manière reproductible est donc nécessaire et constitue le second axe majeur de ce travail. Plusieurs systèmes basés sur le dépôt de charges par effet triboélectrique ont été réalisés, ainsi que différents capteurs permettant l'analyse de paramètres variés tels que le champ éléctrique, le temps de décharge, le courant de décharge, le champ éléctrique dynamique. . .

Les matériaux pyroélectriques possèdent la propriété remarquable de générer un courant électrique lorsqu'ils subissent une variation de leur température moyenne. Ils sont très largement utilisés dans les dispositifs de détection de radiation, et notamment pour l'imagerie infrarouge. La réponse du matériau pyroélectrique à une excitation lumineuse est directement liée à son coefficient pyroélectrique et à ses paramètres thermiques. L'objectif de ce travail était de proposer une nouvelle méthodologie qui permette la mesure simultanée du coefficient pyroélectrique et des paramètres thermiques des matériaux pyroélectriques. La méthode proposée dans ce travail est basée sur l'étude du signal pyroélectrique généré par l'échantillon pyroélectrique lorsqu'il est irradié par une source d'intensité modulée. Différentes procédures ont été présentées pour déterminer les paramètres thermiques du matériau pyroélectrique à partir de l'amplitude ou la phase du signal pyroélectrique. En particulier, deux procédures ne nécessitant pas de balayage en fréquence ont été proposées pour l'étude de l'évolution de ces paramètres thermiques avec la température. La dépendance en température du coefficient pyroélectrique peut être quant à elle déduite de l'amplitude du signal pyroélectrique. La méthodologie présentée dans ce travail est non destructive : le matériau pyroélectrique peut être utilisé après sa caractérisation ou pour d'autres mesures. La validation de la méthode sur des matériaux pyroélectriques solides et les premiers résultats obtenus sur un film cristal liquide ferroélectrique montrent que la méthode peut être utilisée pour la caractérisation de matériaux pytroélectriques de toute nature
Pyroelectric materials possess the remarkable property to generate an electric current when their average temperature is subject to variations. They are widely used in radiation detection devices or for infrared imaging. The response of the pyroelectric material to a light excitation is directly connected to its pyroelectric coefficient and its thermal parameters. The aim of this work was to propose a new methodology which allows the simultaneous measurement of the pyroelectric coefficient and the thermal parameters of pyroelectric materials. The proposed method is based on the analysis of the pyroelectric signal generated by the pyroelectric sample when it is irradiated by an intensity modulated radiation source. Different procedures have been presented for the determination of the thermal parameters of the pyroelectric material from the amplitude or the phase of the pyroelectric signal. In particular, two procedures not using frequency scans are proposed for the study of the thermal parameters as a function of temperature. The pyroelectric coefficient temperature dependence can be obtained from the amplitude of the pyroelectric signal. The methodology presented in this work is non destructive : the pyroelectric material can be used after its characterization or for other measurements. The validation of the method on solid pyroelectric materials and the first results obtained for a ferroelectric liquid crystal film shows that the method can be used for the characterization of pyroelectric materials of different types

Réalisation de deux dispositifs automatiques à commandes numériques de mesure des paramètres électriques et thermiques des matériaux, et d'autre part à l'étude comparative des propriétés thermiques et électriques de quelques matériaux non métalliques. Dispositif capable de séparer les informations conductivités et permittivité [epsilon], conçu à partir d'un oscillateur à conductance négative. Nouveau dispositif utilisant la phase transitoire de la réponse à un échelon de flux thermique et permettant de mesurer rapidement l'effusivité des matériaux

Ce memoire traite des phenomenes de vieillissement electrique des isolants polymeres sous contrainte alternative. Les materiaux etudies sont utilises dans l'isolation des cables haute-tension destines au transport de l'energie electrique (polyethylene). Notre travail consiste en la conception et la realisation d'un dispositif de mesure de la charge injectee en pointe d'electrode sous tension alternative sinusoidale. La sensibilite de la mesure est de l'ordre de 0,003 pc. Le principe de fonctionnement du dispositif est base sur la compensation de la charge capacitive et des pertes de l'echantillon, avec l'hypothese de la linearite des effets dielectriques avec la tension. L'ensemble experimental est pilote par micro-ordinateur. La configuration geometrique adoptee est une double-pointe asymetrique dans laquelle le rayon de courbure de l'electrode pointe est de quelques m. Celle-ci permet de simuler des defauts dans les isolants ou il y a amplification importante du champ electrique. De plus, elle permet de minimiser la capacite des echantillons (0,1 pf) necessaire pour rendre possible la detection de la charge injectee. Les resultats obtenus confirment l'existence d'une forte injection de charge dans les materiaux etudies a partir d'un champ de l'ordre de 1 mv/cm, dit champ critique d'injection. Le dispositif permet l'observation de micro-decharges d'amplitudes inferieures a 0,1 pc lorsque s'amorce la transition a l'arborescence electrique. Celles-ci sont confirmees par detection optique a l'aide d'un photomultiplicateur. La correlation entre les temps d'incubation de l'arborescence determines sous tension alternative et les champs critiques determines a l'aide du detecteur mis au point est etudiee

Les problemes de controle non destructif de structures travaillantes en materiaux composites sont une realite largement reconnue. A cet egard, le developpement de techniques de suivi in situ de l'endommagement dans des structures en service presente un interet indeniable, et ce tant pour des raisons de cout que de fiabilite. Dans le cas de composites a matrices organiques et fibres de carbone (cfrp), l'utilisation des proprietes conductrices de la fibre peut se reveler comme une technique efficace en termes de detection de l'endommagement. En modifiant les chemins de conduction dans le materiau, ruptures des fibres, fissurations matricielles et delaminages sont effectivement susceptibles d'engendrer des variations de proprietes electriques constituant alors un indicateur d'endommagement. L'objectif de cette etude est d'evaluer les potentialites de ce type de technique pour le suivi de l'endommagement lors de sollicitations de flexion monotone et de fatigue. Apres une etude approfondie des mecanismes de conduction dans les stratifies carbone/epoxy, les resultats obtenus ont permis de mettre en evidence une tres bonne correlation entre les pertes de raideur du materiau et les modifications des proprietes electriques du composite. Des mesures en courant continu ont montre qu'il existait une relation de linearite entre les pertes de raideur du cfrp et les variations de resistance electrique, lorsque l'endommagement se manifeste sous la forme de ruptures de fibres. Ces essais ont de plus montre la tres bonne sensibilite de cette technique dans le cas de la detection d'endommagements microscopiques. Des mesures realisees en courant alternatif ont quant a elle permis la detection de degradations apparaissant sous la forme de fissurations matricielles et de delaminages.

La qualité de l'anode, particulièrement du point de vue de la résistivité électrique, est primordiale pour l'industrie de l'aluminium. Plus la résistivité électrique est faible, moins l'énergie serait perdue lors de l’opération. Le but du présent projet est donc d'évaluer la qualité de l'anode de ce point de vue. L’anode est composée de trois phases; particules de coke, matrice liant (pitch) et des porosités ou des fissures. La résistivité électrique de l'anode est fortement affectée par la taille (la distribution de taille) et la forme (la distribution de forme) de ces phases. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les mécanismes de conduction de l'anode et de mettre en évidence l'effet de la microstructure de l'anode sur sa résistivité électrique. Dans la présente étude, nous avons essayé de créer une carte de résistivité électrique (ou conductivité) de l'anode et de la corréler avec la répartition de différentes phases. La possibilité d'utiliser de la tomographie par résistance électriques (ERT) a été évaluée en tant qu’une méthode pour cartographier la distribution de la résistivité électrique. La carte est une image de la distribution de la résistance électrique en 2-D des tranches d’anode. ERT est un processus d'estimation de la résistivité à partir des mesures de tension sur un domaine d'intérêt. Le procédé ERT consiste à mettre une série d’électrodes sur la surface de la pièce, puis injecter le courant dans une paire d’électrode et mesurer la tension des autres électrodes. Le processus continue jusqu'à ce que chaque électrode soit considérée une fois comme électrode d'injection. Alors que les tensions mesurées fournissent une matrice des mesures, le potentiel électrique à l'intérieur du matériau est calculé en utilisant la méthode des éléments finis (FEM). En comparant les tensions mesurées et calculées et en minimisant l'erreur des algorithmes de reconstruction, l'image de la conductivité est obtenue. Les images électriques par ERT ont été comparées avec des images obtenues par la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie de la Fluorescence de Rayons X (XRF). La comparaison a montré une certaine corrélation entre la répartition des phases dans l'anode de carbone et sa carte de la distribution de la résistance électrique.
The quality of anode especially from electrical resistivity aspect is important to the aluminum industry. The higher the current can pass through the anode by the means of lower electrical resistivity, the lower the energy would be lost. The purpose of present project is to evaluate the quality of anode from the electrical properties point of view. Anode consists of three phases; coke particles, binder matrix (pitch) and porosities or cracks. The electrical resistivity of anode is highly affected by the size (size distribution) and shape (shape distribution) of these phases. Therefore, it is essential to understand the conduction mechanisms of anode and to reveal the effect of anode microstructure on its electrical resistivity. In the present study, we attempted to create a map of electrical resistivity (or conductivity) of anode regarding the distribution of the phases. Feasibility of using Electrical Resistance Tomography (ERT) was assessed as a method for mapping the electrical resistivity distribution in carbon anode. The map is a computed image of the distribution of electrical resistance in 2-D slice through a conducting region. ERT is a process of estimating from voltage measurements at the domain of interest. ERT method involves with putting electrodes at the boundary, injecting the current to each pair and measuring the voltage from the remaining ones until each electrode once considered as the injecting electrode. While the measured voltages provide a matrix of measurements, the electrical potential inside the material would be calculated using the Finite Element Method (FEM). By comparing the measured and calculated voltages and minimizing the error and utilizing reconstruction algorithms, the conductivity image of the desired surface will be obtained. In the final analysis, the electrical images by ERT were evaluated using SEM microscope and XRF analysis. The comparison suggested a good correlation between the electrical images and the distribution of the phases in carbon anode.

L’industrie de l’aluminium vit des bouleversements économiques, d’où l’importance de réduire les coûts d’opération. Le présent projet se penche sur les pertes ohmiques du scellement anodique. Les essais ont été complétés entre les conditions ambiantes jusqu’à charge et température maximales permises par le banc d’essais. Les travaux furent complétés sur un banc d’essais novateur - permettant une stabilisation rapide de la température et une faible oxydation de la portion carbonée de l’échantillon - et des échantillons (acier-fonte-carbone) fabriqués pour reproduire la réalité. Ensuite, une régression non linéaire a été utilisée pour modéliser le comportement mesuré en laboratoire. L’analyse statistique démontre que le modèle représente adéquatement le comportement des interfaces à mesure que la charge appliquée et la température s’intensifient. La comparaison avec la littérature démontre une similitude, toutefois les résultats diffèrent de façon significative. Ceci s’explique par l’utilisation de matériaux différents et par le changement de méthode expérimentale.
The aluminum industry faces economical headwinds, thus needing to reduce its operating costs. The project studies specifically energy losses at anode sealing location. Experiments were conducted from room conditions up to the maximum capacity of the bench test. Laboratory work was completed using tri-material samples (made in such a way to replicate accurately reality) and an innovative bench test using magnetic induction as a source of heat that enables minimal heat-up time and sample oxidation during experiments. Non-linear regression was then used to retrieve a model from laboratory results. Analysis showed that a power model represents accurately the interfaces behavior from room to operation conditions. Comparison with literature showed that the order of magnitude is the same but results are not similar. This observation can be explained by the use of slightly different materials and also due to the use of a different experimental procedure.

Il est aujourd'hui reconnu que les proprietes dielectriques des materiaux sont fortement influencees par l'existence ou l'apparition de charges d'espace. Or, si des mesures de distribution de charge d'espace ont deja ete realisees sur des structures epaisses, elles n'avaient pu jusqu'a ce jour etre effectuees sur des films. Dans ce memoire, nous avons donc effectue une etude des charges d'espace sur des films dielectriques, d'une part avec la methode des courants de depolarisation thermostimules (cdts) et d'autre part avec la methode de l'onde thermique (mot). La premiere etude faite par les cdts concerne la caracterisation de films de polyethylene terephtalate (pet) utilises entre autres dans la realisation de condensateurs de puissance et dans l'isolation de transformateurs. Nous avons pu montrer l'influence des contraintes liees a la temperature, au champ electrique et a sa duree d'application sur le piegeage des charges. Par la suite, nous avons adapte la methode de l'onde thermique a des films d'epaisseurs inferieures a 100 m. Pour cela, nous avons developpe un banc de mesure en tenant compte de toutes les precautions adequates liees a la metrologie. L'interet d'un tel banc a ete verifie en effectuant des mesures sur des films de pvc, de papier impregne, de pet et de pei. Il a ete interessant d'observer la signature des charges electriques sur les courants mesures. Son developpement nous a amene a mieux apprehender les relations reliant les courants de mesure et la temperature du systeme. A l'aide de simulation, nous avons montre les limites de la methode et verifie certains resultats. Enfin, nous avons mis au point un nouveau type de cellule plus fiable et d'une realisation peu onereuse. Des resultats portant sur du pet de 23 m d'epaisseurs sont donnes

La part prise par les interconnexions dans la détermination des performances des circuits intégrés croit à mesure que les dimensions des lignes et des vias diminuent. Les concepteurs doivent désormais composer avec des contraintes technologiques qui affectent les propriétés électriques des interconnexions. Développer les solutions technologiques les plus adaptées tout en limitant les temps de R&D se révèle essentiel pour les industriels afin d'assurer les performances et la viabilité économique de chaque nouvelle génération. La présente étude s'attache à définir une méthode d'analyse a priori des solutions technologiques dédiées aux interconnexions, visant à déterminer leur effets véritables sur les performances en propagation des circuits et identifier les solutions les plus intéressantes. Après avoir dressé un inventaire des principales solutions en cours de développement, la méthodologie mise en œuvre pour prédire avec précision le comportement des signaux électriques en fonction des paramètres technologiques variabilité est présentée. L'approche est ensuite appliquée au cas du nœud technologique CMOS 32 nm. Les résultats obtenus par l'expérimentation à l'issu d'une analyse de circuit destinée à identifier les conditions de simulation les plus réalistes et les modèles prédictifs qui en découlent sont ensuite dégagés. Finalement, les acquis de l'analyse statistique, qui prend en compte la variabilité des interconnexions, conduisent à l'optimisation de leurs performances et à l'identification des voies à développer en priorité pour atteindre les spécifications requises
The contribution of interconnects to overal1 integrated circuit performance is increasing as lines and vias dimensions scale down. Designers' work is now impacted by technological constraints such as Cu resistivity increase or process variability, which affect electrical properties of interconnects. The development of innovative processes and materials in a limited time frame to ensure economical viability of each new generation is absolutely mandatory. This study aims at developing a methodology to predict the real impact of technological solutions on interconnect propagation performance in order to identify the most suitable solutions. After a review of the main innovations under development, the methodology proposed to predict the dependence of signal transmission on technological stack properties and process variability is presented. This approach is then applied to the case of the 32 nm technological node. The experimental results obtained based on the analysis of real circuits to define realistic simulation conditions lead to the extraction of analytic models suitable for statistical analysis. An optimisation of interconnect technological stack is then performed taking into account process variability to identify the most promising technological solutions to reach the required electrical specifications