Qu'est-ce que la tension de claquage ?

La tension de claquage, parfois aussi appelée rigidité diélectrique ou tension d'amorçage, est la quantité de force électrique nécessaire pour transformer les propriétés électriques d'un objet. Le plus souvent, il est utilisé en ce qui concerne les isolants. La tension de claquage est la tension minimale nécessaire pour forcer un isolant à conduire une certaine quantité d'électricité. Cette mesure n'a de sens que par rapport à un système existant; c'est le point auquel un matériau défie les attentes de l'opérateur quant à son fonctionnement.

Les isolateurs, par définition, ne conduisent pas l'électricité. La tension de claquage est le point auquel un matériau cesse d'être un isolant et devient une résistance; c'est-à-dire qu'il conduit l'électricité dans une certaine proportion du courant total. Les isolants sont caractérisés par des atomes avec des électrons étroitement liés. Les forces atomiques qui maintiennent ces électrons en place dépassent la plupart des tensions extérieures qui pourraient induire des électrons à circuler. Cette force est finie, cependant, et peut toujours potentiellement être dépassée par une tension externe, qui fera alors circuler les électrons à une certaine vitesse à travers la substance.

Toutes choses égales par ailleurs, la qualité d'un isolant augmente avec sa tension de claquage. Ainsi, la porcelaine, qui a une rigidité diélectrique d'environ 100 kilovolts par pouce, est un isolant médiocre. Le verre, qui se décompose à 20 fois la tension que la porcelaine, est bien meilleur.

Les diodes ont également une tension de claquage. Les diodes simples sont destinées à conduire l'électricité dans un seul sens, appelé "vers l'avant". À une tension suffisamment élevée, cependant, la diode peut être amenée à conduire l'électricité en "inverse". Certaines diodes, dites diodes à avalanche, sont destinées à ce type d'utilisation. A basse tension, ils ne conduisent l'électricité que dans un seul sens. A un moment précis, ils le conduisent tout aussi efficacement dans l'autre sens. Cela les distingue des isolateurs et autres diodes qui, même au-dessus du niveau de claquage, maintiennent une résistance relativement élevée. Sans surprise, les triodes et autres composants électroniques spécialisés tombent également en panne à un certain point et commencent à conduire l'électricité le long du chemin dicté par une tension suffisamment élevée.

En pratique, il est difficile de déterminer la tension de claquage exacte d'un matériau. Un nombre spécifique attaché à cette quantité n'est pas une constante fiable comme un point de fusion; c'est une moyenne statistique. Par conséquent, lors de la conception d'un circuit, il convient de s'assurer que sa tension maximale est bien inférieure à la tension de claquage la plus basse de l'un des matériaux impliqués. Un système électrique n'est aussi bon que la plus petite tension de claquage de l'un de ses composants.