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Hoang, Mai Quyen. Implémentation de la polarisation dans un modèle de transport de charges appliqué au PEN sous contrainte électrique

Hoang, Mai Quyen (2014). Implémentation de la polarisation dans un modèle de transport de charges appliqué au PEN sous contrainte électrique.

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Résumé en francais

Un modèle, unidimensionnel et bipolaire, capable de décrire les phénomènes de transport, de piégeage et de recombinaison sur la base de résultats expérimentaux a été développé dans l'équipe DSF du laboratoire LAPLACE. Il donne déjà de bons résultats sur du polyéthylène basse densité. Cependant, des améliorations restent possibles, notamment afin de pouvoir prédire le comportement d'un matériau quelconque sous contrainte thermoélectrique, particulièrement lorsque celui-ci est polaire. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'implémenter la polarisation dans ce modèle de transport de charges et de définir des paramètres optimisés afin de prédire le comportement du matériau sous une quelconque contrainte thermoélectrique. Dans ce contexte, le polyéthylène naphtalène (PEN) a été choisi comme polymère polaire à étudier. Dans un premier temps, des mesures de courants de dépolarisation thermostimulés -TSDC, de charges d'espace (PEA), et de spectroscopie diélectrique -SD ont été utilisées pour caractériser les propriétés électriques, diélectriques et physico-chimiques du matériau en champ et en température, afin d'appréhender les phénomènes liés aux dipôles et à la conduction. Quatre pics de relaxation ont été observés dans l'ordre croissant de la température. Les trois premiers pics, beta, beta* et alpha, observés par SD et TSDC, sont liés à des processus de polarisation d'orientation. Le dernier pic rho, observé par TSDC uniquement, a pu être attribué à la présence de charges négatives piégées dans le volume, et observées par mesures de charges d'espace. Les phénomènes de polarisation ont ensuite été pris en compte dans le modèle de transport sur la base des résultats de mesure de spectroscopie diélectrique. La réponse diélectrique est modélisée à l'aide d'une fonction de Cole-Cole appliquée à chaque relaxation. Ensuite, à l'aide d'une transformée de Fourier inverse du domaine fréquentiel au domaine temporel, elle est introduite dans le modèle de transport de charges. Les résultats du modèle développé sont validés par des mesures de courant à champ faible à différentes températures. La comparaison entre les courants simulés et mesurés donne une bonne cohérence pour des protocoles expérimentaux où la réponse est essentiellement polaire. Le modèle est ensuite utilisé pour des protocoles expérimentaux où la polarisation et la conduction sont présentes (champ et/ou température élevés). Les premières simulations réalisées ont donné des résultats encourageants concernant les densités totales de courant simulées et mesurées, qui sont comparables.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Boudou, Laurent
Le Roy, Séverine
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire PLAsma et Conversion d'Energie (LAPLACE), UMR 5213
Mots-clés libres :Modèle de transport de charges - Polarisation d'orientation - PEN - Relaxations diélectriques - Cole-Cole - Transformée de Fourier inverse - Courants de polarisation - APC - PEA - TSDC - DSC - Electroluminescence
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :22 Jul 2015 11:56