état solide

Un appareil à semi-conducteurs utilise des semi-conducteurs, généralement des cristaux de silicium ou de germanium, pour contrôler le courant électrique à travers le matériau lui-même plutôt qu'à travers un vide ou un gaz. La distinction clé par rapport à l'ancienne technologie des tubes à vide est qu'il n'y a rien qui bouge à l'intérieur du composant, pas de filament incandescent, pas d'électrons voyageant dans l'espace vide. Le flux de courant est géré en manipulant les propriétés électriques du matériau semi-conducteur lui-même, généralement en appliquant une tension à une borne de commande.

Dans la production et la distribution d'énergie, la technologie à semi-conducteurs apparaît le plus souvent dans l'électronique de puissance : les redresseurs au silicium qui convertissent le courant alternatif en courant continu, les thyristors qui commutent des courants élevés et les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) utilisés dans les onduleurs modernes et les variateurs de fréquence. Ces composants ont remplacé les redresseurs à arc au mercure et les redresseurs contrôlés au silicium dans de nombreuses applications. Un onduleur d'éolienne moderne convertissant le courant continu du générateur en courant alternatif à la fréquence du réseau utilise une commutation à semi-conducteurs fonctionnant à des milliers de cycles par seconde ; la même topologie d'onduleur aurait été impossible à construire avec des tubes à vide ou des interrupteurs mécaniques.

Pourquoi c'est important sur le terrain

Les composants à semi-conducteurs sont plus efficaces, plus fiables et génèrent moins de chaleur résiduelle que leurs prédécesseurs à tubes à vide. Ils ne nécessitent aucun temps de préchauffage et peuvent s'allumer et s'éteindre électroniquement sans délai mécanique. Cependant, ils sont sensibles à la chaleur excessive, aux pointes de tension et aux décharges électrostatiques. Dans les sous-stations électriques et les centrales industrielles, les relais de protection et les appareils de mesure à semi-conducteurs ont largement remplacé les alternatives électromécaniques, mais ils exigent une mise à la terre, une protection contre les surtensions et une climatisation appropriées que les équipements plus anciens n'avaient pas.

Le terme « état solide » est apparu dans les années 1950 pour souligner l'absence de pièces mobiles et de vide. Aujourd'hui, il est si couramment utilisé que l'expression est rarement employée en dehors des contextes historiques ou des supports marketing comparant les nouveaux équipements aux installations existantes. Lorsque vous l'entendez dans un cadre professionnel, cela signale généralement que quelque chose est comparé à une technologie plus ancienne, ou que quelqu'un distingue un système de commande purement électronique d'un système comportant des composants mécaniques ou des relais.