Etude et conception d'un étage de mise en forme d'impulsions ultra ...

4.1 Introduction
CHAPITRE 4
LA COMMUTATION PAR ÉCLATEUR
Les commutateurs sont les éléments communs à tous les systèmes de forte puissance
pulsée. Le temps de montée, la forme et l’amplitude de l’impulsion issue d’une source
dépendent fortement de leurs performances.
Les éclateurs font partie de la famille des commutateurs à fermeture associés aux
générateurs à stockage d’énergie capacitive. La rupture (ou claquage) rapide d’un milieu
diélectrique séparant les électrodes est à la base de leur fonctionnement. Malheureuse-
ment, le claquage est un phénomène statistique pour lequel il n’est parfois possible de
donner qu’une grossière estimation de la probabilité de déclanchement pour des condi-
tions de champ électrique données.
D’un point de vue microscopique, le claquage repose sur une réaction en chaine :
l’avalanche. La présence de particules chargées ayant acquis une énergie suffisante entre
deux collisions produit l’ionisation par impact initiant cette réaction. Dans la plupart
des cas, les particules dominantes dans ce processus sont des électrons possédant une
mobilité nettement plus importante que les ions. Ces électrons tirent leur énergie de
l’accélération due au champ électrique inter-électrode. La quantité d’énergie dépend de
l’amplitude du champ, de l’état d’excitation initial mais également du libre parcours
moyen entre deux collisions. Ce dernier facteur est directement lié à la densité du ma-
tériau diélectrique utilisé. Pour cette raison, le seuil de champ électrique conduisant aux
claquages est plus élevé dans les solides que dans les gaz. Cependant, les gaz possèdent
l’avantage de revenir naturellement à leur condition initiale alors que les solides sont
localement détruits après un claquage.