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Certains parafoudres connus utilises principalement pour la protection des lignes à haute tension sont constitués d'éclateurs et de résistances. Les résistances affectent en général la forme de blocs de plusieurs centimètres de diamètre et d'un ou plusieurs centimètres de hauteur et sont constituées de grains en carbure de silicium, assemblés au moyen d'un liant appropriéo Elles possèdent une caractéristique "courant-tension" non linéaire ; on les appelle de ce fait "résistances'non- linéaires". La caractéristique de ces résistances est obtenue
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grâce aux particulairtés du procédé de fabrication selon lequel les grains sont assemblés au moyen d'un liant.
Lors de la fabri- cation les couches superficielles des grains constituant les résistances non-linéaires ne sont pas altérées de sorte que ces grains ne font que se toucher. Par conséquent, le comportement des résistances non-linéaires au point de vue de la conducti- bilité électrique est principalement influencé par la conducti- bilité des couches de surface des grains, toujours plus faible que la conductibilité de la masse des grains.
Il est connu, en particulier, d'assembler les grains de carbure de siliciun au moyen d'une substance argileuse en portant le mélange de grains de carbure de silicium et d'argile à une température d'environ 120020 (15002K). Bien qu'à 15002K l'argile se fritte facilement, cette température n'est pas encore suffisante pour provoquer le frittage du carbure de silicium et la couche de surface des grains de carbure de silicum dont le point de fusion est supérieur à 2500 K n'st pas modifiée
Ce traitement équivaut à un autre, très répandu également, qui consiste à assembler les grains de carbure de silicium au moyen d'un ciment et à les chauffer à, par exemple, 200 C
On a constaté que de tels parafoudres sont capables de très bien résister à des ondes de choc,
de courte durée comme on en produit facilement dans les générateurs d'ondes de choc cou- rantes, dans les laboratoires à haute tension. Cependant, les surtensions qui sollicitent ces parafoudres ne peuvent pas toujours être assimilées à des ondes de choc de courte durée (ordre de grandeur de 50 à 100 s) mais elles se présentent, quoique plus rarement, aussi sous forme d'ondes de choc de longue durée (plusieurs milliers de s) auxquelles les parafou- dres actuels résistent moins bien.
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On a déjà proposé de subdiviser la résistance 'non- linéaire en plusieurs éléments individuels mis en parallèle et de choisir le rapport de dépendance de ces éléments vis-à-vis de la tension de telle façon que lorsque la tension augmente de nouveaux éléments entrent automatiquement en action.
Le but de la présente invention n'est pas d'obtenir une sélectivité par rapport à la tension mais une sélectivité par rapport à la durée de l'onde de choc.
Un autre but de l'invention est d'améliorer le fonctionnement des parafoudres et de les rendre plus résistants aux sollicitations par des ondes de choc de longue durée.
Selon l'invention, les caractéristiques courant-tension de deux résistances mises en-parallèle sont différentes,telles qu'en cas de sollicitation par une onde de choc longue une des résistances possède une conductibilité toujours plus . élevée que l'autre et qu'en cas de sollicitation par une onde de choc brève la dite résistance possède une conductibilité toujours plus petite que l'autre ; la différence entre les caractéristiques courant-tension étant obtenue par une liaison déterminée entre'les couches de surface des grains, liaison caractérisée par le procédé de fabrication des résistances à grains assemblés.
Selon une réalisation particulière de l'invention, on branche en parallèle sur les résistances non-linéaires connues . des "thermistances" ayant une caractéristique "courant-tension" convenable,
Les thermistances sont dékjà connues ; leur caractéris- tique 'courant-tension' diffère très fortement de celle des ré- sistances appelées "non-linéaires" par l'absence de toute hystérèse mais les thermistances possèdent également une carac- téristique courant-tension qui.n'est pas linéaire et ..elles sont fabriquées également au moyen de grains semi-conduteursa Con-
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trairement à ce qui..a lieu dans la fabrication des résistances non-linéaires les grains des thermistances sont frittés ensemble.
Le frittage n'exclut pas cependant la présence d'un liant, mais ce liant n'a d'autre fonction que d'assurer la cohésion des crains pendant le traitement thermique. La différence de fabrication des thermistances par rapport à celle des résistances non-linéaires réside dans le fait que le traitement thermique se fait à une tempé rature d'anviron deux tiers de la température absolue de fusion des grains semi-conducteurs ou plus élevés, températu:
re à laquelle les couches de surface des grains appliqués .l'un contre l'autre sera- mollissent et donnent lieu à une interpénétration des couches limite
Par suite, la résistance électrique entre les grains devient négli- geable ou du moins comparable à la résistance de la masse des grains, et l'hystérèse constatée dans les caractéristiques courant- tension des résistances non-linéaires n'apparait pas dans les caractéristiques courant-tension des thermistances.
Selon une autre réalisation particulière on fabrique - - des résistances non-linéaires avec des variétés de grains semi-conducteurs différents, par exemple deux variétés de grains de carbure de silicium assemblés selon un procédé de fabrication connu, mentionné ci-dessus.
,
Afin d'obtenir une caractéristique courant-tension désirée, on sélectionne une variété de grains, qu'on appellera ici "éléctriques", selon certains critères au moyen d'essais électriques. Ce procédé de sélectionnement est en principe connu, mais la présente invention se rapporte également à une particularité de ce procédé de sélectionnement. Le sélectionnement habituel du grain "électrique" de carbure de silicium se fait lorsqu'on sort le pain de carbure de silicium du four. On prélevé des échantillons dans différentes couches et réserve celles dont les échantillons ont saluait les critères électriques.
La caractéristique "courant-tension" des résistances non-linéaires est due aux mécanismes de conduction électronique
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dans les couches de surface des grains semi-cDn&1cteuxs. Ces mé- canismes n'ont pas encore pu être expliqués d'une manière satisfai- sante jusqu'à présent.
Selon des considérations théoriques nouvelles, encore inédites, qui ontn accompagné le développement de la présente invention, les phénomènes de conduction des résistances de parafoudre peuvent être expliqués sur la base du modèle nergè- tique suivant :
Les couches de surface des grains, responsables de la caractéristique courant-tensin des résistances non-linéaires, possèdent une certaine structure cristalline avec des imperfections dans le réseau, imperfections dues à des distorsions du réseau .ou à la présence d'atomes étrangers. Les électrons liés aux atomes du réseau, aux atomes étrangers, et aux centres d'imperfection, ont des énergies propres, dépendant de la nature et des particula- rités de leur liaison au réseau.
Selon la théorie quantique des solides bien connue, le spectre de ces énergies est discontinu.
Ce spectre ou modèle d'énergie (fig. 4 des dessins annexés) est ainsi constitué de plusieurs niveaux discrets, et bandes continues de niveaux, "permis" et d'autres bandes continues de niveaux "interdits". Chaque niveau énergétique permis ne peut être occupé que par un seul électron, en vertu du principe d'exclu- sion de Pauli.
A la température absolue zéro, les niveaux les plus bas dans 1 échelle.énergétique, par exemple les niveaux H des élec- trons de valence sont tous occupés ; tandis que les niveaux plus élevés sont libres, par exemples les niveaux C des électrons libres, Le niveau limite entre les niveaux occupés et niveaux libres d'appelle, selon la théorie quantique connue, niveau de Fermi F. La limite nette constituée par le niveau de fermi s'efface de plus-en plus lorsque la température du cristal s'élève, car un certain nombre d'électrons, auparavant captés dans des niveaux plus bas, occupent des niveaux plus élevés.
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Dans les couches de surface- du grain de carbure de ailir ci=$ et dans les semi-conducteuurs en général, le niveau de Fermi se trouve dans. uns. bande interdite Dans les graine couvenant aux résistances pour parafoudres, les plaénomènes de conduction peuvent être expliqués, si l'on suppose en outre l'existence dans: la bande interdite de niveaux permis dus. des imperfections du réseau, et notamment un modèle d'énergie selon la figure 4, com- prenant : a) des niveaux "donneurs" D,.dus à des imperfections isolées et relativement rares du réseau cristallin, à la hauteur du '.niveau de Fermi F, donc occupés à température ambiante ;
b) des niveaux "pièges" S, dus à. d'autres imperfections isolées du réseau cristallin, situés plus haut que le niveau de Fermi F, donc pratiquement inoccupés à température ambiante. c) la large bande de niveaux de conduction C, située au- dessus des niveaux "pièges", presqu'inoccupée également à tempé- rature ambiante.
A la température ordinaire, il existe déjà une certaine densité d'électrons libres dans la bande de conduction C Lorsque ces électrons sont soumis à l'action d'un champ électrique, leur température augmente et ceux dont l'énergie est suffisante peuvent ioniser des centres "donneurs". De ce fait des électrons sautent de niveaux "donneurs" D dans la bande de conduction C et aug- mentent le nombre des électrons libres. La quantité d'électrons devenant ainsi des électrons de conduction dépend non seulement de la tension appliquée aux bornes de la résistance et de la température ambiante, mais également de l'énergie d'activation E des centres "donneurs" c'est-à-dire de l'écart 3 entre les niveaux "donneurs' D les plus .haut placés et les niveaux de con- duction C les plus uas.
D'autre part l'existence de niveaux "pièges" S, écartés de A E (énergie d'activation des centres "pièges") des niveaux conducteurs C, a comme conséquence qu'une
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partie des électrons libres est de nouveau captée lorsque ces derniers passent à proximité de centres "pièges".
Même sans entrer dans les détails de la théorie quantique des corps solides, et de nouvelles considérations théoriques particulières encore inédites, on peut. comprendre que les écarts E entre les niveaux "donneurs" D et la bande de conduction C et ¯ E, entre les niveaux "pièges" S et la bande de conduction C, ont une importance sur les phénomènes de conduction.
La présente invention permet de choisir des grains semi- conducteurs en vue de la fabrication de résistances non-linéaires suite à. des mesures des énergies d'activation E et ¯ E ci-dessus, afin de leur donner des caractéristiques courant-tension prédé- terminées.
La grandeur E est responsable de la constante de temps d'ionisation moyenne tm selon la formule tm = ti exp E
ET Dans cette formule ti est une constante de -temps individuelle, "exp" le symbole de la fonction exponentielle, k la constante de Boltzmann et T la température électronique.
Lorsque le front de l'onde de tension est très raide, c'est-à-dire lorsque la durée t du front de l'onde de tension est très brève, et plus petite que tm, défini ci-dessus, les électrons libres suffisamment accélérés n'ont guère le temps d'ioniser ou d'activer les centres "donneurs" ; la densité d'électrons libres varie donc peu au: cours du passage d'un tel front de. l'onde de tension et la conductibilité électrique reste petite.
Par con-tre, lorsque la durée t du front de l'onde de tension est plus grande que la constante tm, les électrons suf- fisamment accélérés ionisent les centres 'donneurs' et la con- duction électrique augmente sensiblement au cours du passage du front de l'onde de tension.
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Il s'ensuit que pour une résistance non-linéaire, des- tinée à écouler des ondes de choc brèves, il est nécessaire de choisir un grain dont l'énergie d'activation E est suffisamment petite pour que tm soit plus petit: ou comparable à la durée de front lies ondes de choc brèves. Par contre, pour une résistance non-linéaire destinée à écouler des ondes de chom longues, mais pas des ondes de choc brèves, il suffit de choisir un grain dont l'énergie d'activation E est choisie telle que tm soit plus grand que la durée de front des ondes de choc brèves, mais plus petit que la durée de front des ondes de choc longues.
Le choix d'un grain semi-conducteur ayant une couche de surface avec une valeur de la grandeur E prédéterminée, permet donc de fabriquer des résistances non-linéaires offrant une résistance élevée à des ondes de choc dont la durée du front est inférieure à un temps tm déterminé par ladite valeur de E et la nature du réseau cristallin des couches de surface des grains. i Par exemple, si les grains sont en carbure de silicium, et si E est égal à environ 0,35 eV, tm est de l'ordre de grandeur d'un microseconde (Par contre, si E est égal à environ 0.40eV, tm est de l'ordre de grandeur de 10 microsecondes).
L'invention fait intervenir également la grandeur ¯ e dans le choix du rapport E Ce rapport E/¯E est une autre ¯ E ¯ E grandeur déterminant la conductibilité # d'une résistance non- linéaire en régime stationnaire :
EMI8.1
Dans cette formule A est une constante dépendant du réseau cris- tallin, U, la tension moyenne entre deux grains lors du passage du courant (U, à la valeur maximum, peut atteindre plusieurs volts) ; h un paramètre dépendant fortement du réseau cristallin et aussi de E, car :
EMI8.2
Dans cette formule K dépend du reseau cristallin.
La valeur numé- rique de h pour des semi-conducteurs courants n'excède pas
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quelques unités et est souvent inférieure à 1 de sorte que la valeur du rapport E est prépondérante pour la caractéristique
AE courant-tension de la résistance.
Il s'ensuit que pour E/¯E grand, la conductibilité en ¯E régime stationnaire est grande et que lors d'une mise en paral- , lèle de deux résistances, une onde longue est conduite par la . résistance dont E/¯E ,est plus grand.
Le procédé de fabrication d'un dispositif de protection ou parafoudre selon l'invention est caractérisé en ce qu'on choisit des variétés différentes l'une de l'autre de grains semi- conducteurs selon certains critères électriques, qu'on fabrique des résistances non-linéaires selon des procédés en soi connus avec chacune-,de--ces 'variétés de grains et qu'on mlnte les résis- tances ainsi obtenues en parallèle dans un'montage électrique, de préférence en série avec une pile d'éclateurs.
Lesdits critères électriques sont, en conformité avec ce qui vient dêtre dit plus haut, des mesures de grandeurs qui permettent de calculer les énergies d'activation E des centres "donneurs" et ¯E des centres "pièges" du modèle d'énergie selon la théorie quantique.
De telles mesures sont par exemple le relevé de la caractéristique couranttension en régime stationnaire c'est-à- dire en courant continu. Ces mesures permettent notamment de dé- veumine,r dans la région des courants très faibles, la résistance ohmique Bo pour une tension intergraihs U égale à zéro d'où il est possible de calculer E. Il suffit de calculer le E o corres- pondant à Ro, en tenant compte de la granulation de l'épaisseur des couches de surface traversées et de la forme moyenne des grains.
La relation pour E peut être déduite de la relation pour # ci-dessus en mettant U = 0. La grandeur de la constante A peu être calculée si l'on connaît la densité d'électrons libres et la mobilité électronique dans les couches de surface.
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Les mêmes mesures, portées sur un diagramme sous forme de
EMI10.1
permettent de calculer E #E Dans cette formule, I est le courant passant par une série déter- minée de grains, et # o la conductibilité pour U = 0, et U la tension intergrains ; le symbole f signifie cornue d'habitude "fonction de" et le symbole "log" signifie le "logarithme de".
Le paramètre h peut être déterminé par d'autres mesures, mais il est plus aisé de représenter la fonction ci-dessus pour plu- sieurs h différents et de choisir celle dans laquelle la fonction est représentée par une droite. Deux ou trois tâtonnements suf- fisent en général pour trouver le paramètre h adéquat. La pente de la droite que l'on trouve ainsi est égale au rapport E # E
L'invention permet de déterminer,à l'aide des grandeurs théoriques E et .±± E, mesurables, les qualités de grains.dont il faut se servir pour obtenir des résistances non-linéaires qui mises en parallèle sont sélectives chacune pour une onde de choc donnée.
Comme on peut le conclure de ce qui précède, si une première variété de résistances non-linéaires est destinée à écouler des ondes de choc longues, et une seconde variété de résis- tances non-linéaires est destinée à écouler des ondes de choc brèves, il est nécessaire que les paramètres E1 et ¯ E1 du grain sélectionné pour la première résistance non-linéaire, et les para- mètres E1 et ¯ E2 du grain servant à la fabrication de la secon- de résistance non-linéaire satisfassent à au moins une des deux con- .ditions suivantes et de préférence aux deux t a) E1 # E2 b) E1 # E2 #E1 #E1
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L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à deux exemples non limitatifs montrés sur le dessin annexé. La fige 1 représente, en coupe, un parafoudre selon l'invention.
Les figures 2, 3, 8 et 9 sont des diagrammes courant-tension. La tension y'est, portée en ordonnée et le courant en abscisse selon des échelles arbitraires.
La figure 4 déjà mentionnée est un modèle d'énergie, les figures 5,6, 7 sont des diagrammes représentant des mesures en courant continu.
Le parafoudre, fig. 1, est constitué d'un isolateur creux 1 fermé par un fond 2 et un chapeau 3. Il contient une pile d'éclateurs 4 et une pile de résistances non-linéaires 5. Selon l'invention, les résistances non-linéaires 5 sont mises en paral- lèle avec une thermistancn6 Dans l'exemple représenté, les résistances non-linéaires 5 ont une forme toroèdale tandis que la thermistance 6 a une forme cylindrique et est logée dans l'axe des résistances non-linéaires 5.
Sur le diagramme, fig. 2, sont représentées trois courbes courant-tension 7, 8, 9 illustrant respectivement les caractéristiques d'une thermistance, d'une résistance non- linéaire et d'un parafoudre selon la fig. 1 dans le cas d'une onde brève. La combinaison des deux caractéristiques 7 et 8 enregistrée aux bornes du parafoudre est donnée par la courbe 9.
On constate, que celle-ci est définie principalement par la caractéristique de la résistance non-linéaire.
Sur la fig. 3 sont représentées trois courbes courant- tension 10, 11, 12 illustrant respectivement les caractéristiques d'une -thermistance, d'une résistance non-linéaire et d'un para- foudre selon la fig. 1 dans le cas d'une onde longue. La combi- naison des deux caractéristiques. 10 et 11, enregistrée aux bornes du parafoudre, est alors donnée par la courbe 12. On constate que celle-ci est définie principalement par la carac- téristique de la thermistance.
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Le parafoudre selon l'invention permet donc d'écouler les ondes de choc de courte durée principalement à travers les résistances non-linéaires et les ondes de choc de longue durée, principalement à travers les thermistances. De ce fait la durée de vie et la sécurité d'un tel parafoudre sont augmentées.
'Selon le second mode de réalisation de l'invention, les résistances non linéaires 5 et les éléments résistants 6 sont tous les deux fabriqués selon une méthode habituelle de fabrication de résistances non-linéaires pour parafoudres, mais avec des variétés de grains différents de sorte que leurs caractéristiques courant-tension sont représentées par les diagrammes 8 et 9
Sur la figure 8 sont représentées trois courbes courant- tension 17, 18, 19 illustrant respectivement les caractéris- tiques courant-tension d'une première et d'une seconde résis- tance n'on-linéaire et d'un parafoudre selon la figure 1 dans le cas d'une onde de choc brève. La combinaison des deux caracté- ristiques 17 et 18 enregistrée aux bornes du parafoudre est donnée par la courbe 19.
On constate que celle-ci est définie principalement par la caractéristique de la seconde résistance non-linéaire.
Sur la figure 9 sont représentées respectivement trois courbes courant-tension 20,21, 22 illustrant les caractéris- tiques d'une première et d'une seconde résistance non-linéajre et d'un parafoudre selon la figure 1 pour le as d'une onde de choc longue. La combinaison des deux caractéristiques 20 et
21, enregistrée aux bornes du parafoudre est donnée par la courbe 22.
On constate que cette dernière est définie principa- lement par la caractéristique de la première résistance non- linéaire.
Le parafoudre selon l'invention permet donc d'écouler les ondes de choc brèves principalement à travers la seconde résistance non-linéaire et les ondes de choc longues princi-
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palement à travers la première résistance non-linéaire.
Dans l'exemple précité, les premièreet seconde résis- tances non-linéaires sont constituées en grain de carbure de silicium sélectionné lors de la fabrication de carbure de sili- cium d'après le relevé de la caractéristique courant-tension en courant continu, et en se référant aux critères à observer con- cernant les valeurs E et ¯ E.
La figure 5 représente les diagrammes log U/log 1 des courbes courant-tension 23 et 24 respectivement de la première et de la seconde résistance non-linéaire. De ces courbes, on peut déduire la grandeur Ro pour chacune de ces résistances. En effet les points 25 et 26 sur l'axe des abscisses donnent directe- ment les valeurs 1 respectivement pour la première etla seconde
Ro résistance non linéaire. Ceci est dû au fait que dans le cas repré- senté l'axe des abscisses coupe les courbes 23 et 24 dans le do- maine de la conductibilité ohmique. Il est toujours possible d'obtenir ce cas en choisissant les unités de courant et de tension de manière adéquate.
Les diagrammes log IRo / log (1 + hU) pour les deux
U résistances non lineaires ne sont pas représentes dans la même figure, mais dans deux figures 6 et 7.. Cela tient au fait que les paramètres h1 et h2 ne sont pas identiques dans les deux cas.
La figure 6 représente la courbe 23 obtenue par la transformation de la courbe 23 de la figure 5. Dans l'exemple,la pente de 23" représentant E1/¯E1 est égal à 6,5. La figure 7 représente la
E1 courbe 24' obtenue par la transformation de la courbe 24 de la figure 5. La courbe 24' a une pente valent E2 = 4,5 comme #E2 représenté sur la figure.
Une méthode adéquate d'effectuer les mesures en courant continu consiste par exemple à. remplir un tube isolant ayant un diamètre intérieur de 4,5 mm avec 25 mg de grains semi-conducteurs, en l'espèce du carbure de silicium de densité 2,5 g/cm3. Afin d'assurer un contact électrique convenable entre les grains, on
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applique une pression de 45 kg sur les électrodes fermant L'éprou- vette de part et d'autre. Lorsque, par exemple, le diamètre.moyen des grains mesure 0,1mm, l'échantillon mesurecontient environ 10 couches de 2000 grains. La résistance est due aux couches de surface dont l'épaisseur est d'environ 10-4cm.
Dans ces couches de surface, la mobilité des électrons est très faible de sorte que la section du canal d'écoulement du courant est déterminée par la sur- face de contact dont la grandeur se calcule au moyen des constantes élastiques du cristal. Il s'ensuit qu'avec la disposition de mesure ci-dessus la conductibilité et la résistance ro sont liées entre elles par la relation
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D'autre part, dans la relation # o= A exp (E/E), le
Er facteur A est, pour les couches de surface du carbure de silicium, environ égal à 1 # -1cm -1,et ET dans le cb maine de température envisagé vaut 0.026eV. Il s'ensuit que dans le cas de carbure de silicium, et avec la disposition de mesure envisagée ci-dessus, on peut calculer E selon la formule numérique :
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E = 0.026 In R eV (la. = logarithme naturel) 1,5 pour Ro = 107 #, on obtient donc : E = 0,41 eV.
La valeur de A E peut ensuite être trouvée à partir de la pente qui se lit directement dans les diagrammes ( par exemple 6 et 7.) UN exemple de valeurs E1, E2, E1 et E2 convenant ¯E1 ¯E2 à des resistances de parafoudre, ecoulant selectivement des ondes de choc brèves et des ondes de choc longues, est :
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Il est évidemment possible de mesurer les énergies d'activation E et#e par d'autres méthodes connues, par exemple par des mesures de conductibilité en fonction de la température, ce
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qui évite le calcul, souvent approximatif, des factteurs géométriques des grains, de la densité des électrons libres et de la mobilité électronique intervenant dans le procédé de mesure simple ci-dessus, ou par des mesures d'absorption "Debye-dipolaire" à des températures et fréquences adéquates. Ces autres procédés sont d'ailleurs en géné- ral plus précis, mais beaucoup plus difficiles à exécuter que le procédé de mesure décrit plus haut. !De dernier peut satisfaire en général,aux besoins de la technique.
Cependant, afin d'éviter des calculs approximatifs avec plusieurs grandeurs invariables d'un lot de grains à l'autre, il est recommandable de déterminer la valeur de E d'un échantillon stan- dard par un des procédés plus précis et connus, afin de vérifier et corriger les calculs approximatifs.
D'après l'exemple décrit plus haut, on a choisi du grain de carbure de silicium pour les deux sortes de résistances. Il est évidemment possible de choisir d'autres substances semi-conducrices mais pour fabriquer des résistances non-linéaires sélectives pour des ondes de choc brèves, il est nécessaire de porter son choix sur une substance dans laquelle la mobilité des électrons dans les cou- ches de surface possède une valeur critique.
Si la mobilité des électrons est trop grande, le nombre d'impacts des électrons avec le réseau est faible, De ce fait, les électrons atteignent facilement l'énergie d'ionisation nécessai- re et une avalanche électronique s'établit rapidement lors de l'aug- mentation brusque de la tension, mais après le passage de l'onde de tension, le faible nombre d'impacts avec le réseau ne favorise pas, mais contrarie la recombinaison des -.électrons avec les centres donneurs. Il s'ensuit qu'une résistance non-linéaire, fabriquée avec un grain semi-conducteur dans lequel la mobilité électronique est trop grande dans les couches de surface, possède une tension d'amor- çage très bien définie, mais qu'elle laisse passer un courant de suite trop important.
Si la mobilité des électrons est, au contraire, trop
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petite, le nombre d'impacts des électrons avec le réseau cristallin est grand. De ce fait les électrons sont toujours fortement freinés et atteignent difficilement l'énergie d'ionisation nécessaire. Il -s'ensuit que l'importance de l'avalanche électronique est d'autant plus grande que la tension aux bornes de la résistance est plus élevée. Par contre, lorsque la tension baisse, les électrons se recombinent immédiatement avec les centres donneurs grâce au grand nombre d'impacts qu'ils font sur le réseau.
Il s'ensuit qu'une résistance non-linéaire, fabriquée avec un grain semi- conducteur dans lequel la mobilité est trop petite dans les couches de surface, possède une tension d'amorçage croissante avec l'amplitude de l'onde de courant à écouler mais qu'elle limite à un minimum le courant de suite.
Les deux cas décrits ci-dessus représentent les so- lutions contradictoires au:point de vue du résultat souhaité qui -est : tension d'amorçage indépendante de l'amplitude de l'onde de courant à écouler et courant de suite très faible.
Un bon compromis' est obtenu, lorsque la mobilité élec- tronique dans les couches de surface des grains semi-conducteurs est de l'ordre de grandeur d'environ 1 à 10 cm2 * Cette condition
V. s. est par exemple remplie dans le carbure de silicium..
Les résistances sélectives pour les ondes longues ne sont pas soumises à cette condition critique pour la mobilité élec- tronique En effet, les phénomènes de conduction sont régis en principe par les lois déterminant le régime stationnaire. Il s'ensuit qu'on pent choisir, pour une telle résistance, non seule- ment des grains de carbure de silicium, mais également d'autres grains réfactaires semi-conducteurs tels Rue par exemple en carbure de bore de molybdène et de vanadium ou le silicium ou d'autres encore qui possèdent des mobilités électroniques sensible- ment plus élevées.
Il est ainsi possible de choisir pour les résistances sélectives aux ondes de choc longues des varistances qu'on peut
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trouver sur le marché ou des thermistances comme on 1 à proposé déjà ci-dessus.
REVENDICATIONS 1. Parafoudre constitué par des éclateurs et des résistances non-lineaires en grains semi-conducteurs mises en parallèle caractérisé en ce que les caractéristiques courant-tension des résistances mises en parallèle sont différentes telles qu'en cas de sollicitation par une onde de choc longue une des résistances possède une conductibilité toujours plus élevée que l'autre et qu'en cas de sollicitation par une onde de choc brève la dite résistance possède une conductibilité toujours plus petite que l'autre ; la différence entre les caractéristiques courant-tension étant obtenue par une liaison déterminée entre les couches de surface des grains, liaison caractérisée par le procédé de fabrication des résistances à grains assemblés.
2. Parafoudre selon 1 caractérisé en ce qu'une des résistances est fabriquée de manière habituelle tandis que l'autre est une thermistance.
3. Parafoudre selon 1 caractérisé en ce que les résistances sont fabfiquées avec deux variétés de grains différents.
4. Parafoudre selon 1 ou 3 caractérisé en ce que au moins les résistances bonnes conductrices pour les ondes de choc brèves sont fabriquées à partir d'un grain semi-conducteur dans lequel la mobilité des électrons dans la couche de surface est de l'ordre de grandeur d'environ 10 cm2 . volt.sec.
5. Parafoudre selon 1 ou 3 ou 4 caractérisé en ce que pour le sélectionnement des variétés des grains on prescrit l'énergie d'activation E du modèle d'energie selon la théorie quantique.
6. Parafoudre selon 5 caractérisé en ce qu'on prescrit la résistance intergrains Ro pour une tension intergrains U égale à zéro comme critère de sélectionnement pour las grains semi- conducteurs.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.