jonction

Une jonction est un point physique où deux ou plusieurs conducteurs électriques ou matériaux semi-conducteurs entrent en contact direct, permettant au courant de circuler entre eux. Dans les systèmes électriques, les jonctions vont des simples boîtes de dérivation de fils desservant quelques circuits aux barres omnibus massives gérant des milliers d'ampères dans une sous-station. Dans les semi-conducteurs, une jonction est la limite entre des régions de différents niveaux de dopage, et c'est le site où se produit la commutation ou l'amplification électronique réelle.

Les jonctions les plus courantes dans la distribution d'énergie sont métalliques : des conducteurs en cuivre ou en aluminium boulonnés ou soudés ensemble, souvent à l'intérieur d'un boîtier adapté à la tension et au courant impliqués. Un panneau résidentiel comporte des dizaines de jonctions où les câbles d'alimentation se boulonnent aux barres omnibus principales. Les armoires de commande industrielles utilisent des borniers et des rails de connecteurs. Dans chaque cas, la jonction doit avoir une faible résistance au point de contact, car la chaleur augmente avec le carré du courant, et une jonction lâche ou corrodée peut atteindre des températures dangereuses et provoquer un incendie.

Jonctions de semi-conducteurs

Dans les dispositifs semi-conducteurs, une jonction est microscopique mais électriquement critique. Une jonction p-n, formée là où le silicium dopé p et dopé n se rencontrent, présente une rectification : elle conduit facilement dans une direction et bloque dans l'autre. Cette asymétrie provient de la région de déplétion qui se forme à l'interface lorsque le dispositif est fabriqué. Les jonctions Zener, dopées beaucoup plus fortement, se rompent à une tension précise et sont utilisées pour la régulation de tension. Les jonctions des transistors de puissance et des thyristors doivent dissiper beaucoup plus de chaleur que les dispositifs de niveau de signal, elles sont donc placées sur des puces de silicium plus grandes et sont souvent soudées directement sur des substrats métalliques.

La corrosion et les vibrations sont les principales causes de défaillance sur le terrain des jonctions métalliques. L'oxydation sur les surfaces des barres omnibus en aluminium, ou les chlorures s'infiltrant dans une boîte de connecteurs près de l'eau salée, augmente progressivement la résistance de contact. Le cyclage thermique provoque des micro-mouvements au niveau des joints boulonnés. Les rondelles de blocage hélicoïdales, la graisse et le serrage au couple spécifié aident, mais dans les applications critiques, les jonctions sont surveillées par thermographie infrarouge ou caméras thermiques pour détecter la dégradation avant la défaillance.

Le terme jonction lui-même est neutre et descriptif : un endroit où les choses se rejoignent. Dans l'énergie et les services publics, il n'implique aucune permanence ou qualité ; une jonction peut être temporaire et rudimentaire, ou plaquée or et conçue pour quarante ans de service. Le contexte, la classe de tension et le courant nominal déterminent ce qui se passe à une jonction donnée, ce qui en fait l'un des composants les plus fondamentaux mais souvent négligés de la distribution électrique.