Perméabilité vs permittivité : ce que ça change concrètement

Les appareils électroniques deviennent de plus en plus compacts et puissants, ce qui complexifie les environnements EMI. Le blindage, la mise à la terre et l’absorption EMI figurent parmi les techniques les plus courantes de gestion des interférences. Les ingénieurs doivent toutefois choisir les bonnes méthodes et matériaux pour atteindre des objectifs précis de réduction du bruit EMI. Deux grandes familles de matériaux sont utilisées : les matériaux conducteurs (feuilles, joints, écrans) et les matériaux absorbants (feuilles magnétiques, mousses diélectriques, etc.) Les matériaux conducteurs offrent une faible résistivité, facilitant l’évacuation des courants RF loin des composants protégés. Les matériaux absorbants disposent de propriétés magnétiques et/ou diélectriques spécifiques pour supprimer les EMI.

Pour maîtriser les EMI en champ proche, il est courant de privilégier des matériaux à forte perméabilité magnétique. À mesure que les fréquences augmentent et que les systèmes se complexifient, un contrôle efficace des EMI nécessite également une bonne compréhension de la perméabilité et de la permittivité.

La perméabilité correspond à la réaction d’un matériau face à un champ magnétique externe. Elle se mesure par la perméabilité relative (μr), qui comprend une partie réelle et une partie imaginaire. La partie réelle définit le champ magnétique total dans le matériau. La partie imaginaire représente les pertes d’énergie, c’est-à-dire l’énergie qui s’écarte de son trajet prévu.
 

• Les matériaux à forte perméabilité réelle redirigent efficacement l’énergie magnétique. Ils protègent ainsi les composants des perturbations générées par les champs magnétiques.
• Les matériaux à forte perméabilité imaginaire absorbent efficacement l’énergie magnétique.

La permittivité est la réaction d’un matériau face à un champ électrique externe. Elle se mesure par la permittivité relative (εr). Elle comprend une partie réelle et une partie imaginaire. La partie réelle définit le champ électrique total dans le matériau. La partie imaginaire représente les pertes d’énergie, c’est-à-dire l’énergie convertie en chaleur plutôt qu’en signal ou puissance utile.
 

• Les matériaux à  forte permittivité réelle redirigent efficacement les champs diélectriques. Ils protègent ainsi les composants des perturbations causées par les champs électriques.
• Les matériaux à  forte permittivité imaginaire absorbent efficacement l’énergie électrique.

Dans certains cas, la conception du système (matériaux utilisés, géométrie, positionnement) détermine les modes de propagation, de réflexion et de perte électromagnétiques, et donc  l’efficacité globale de l’absorbeur. Dans ces systèmes, la perméabilité et la permittivité du matériau jouent un rôle crucial dans la suppression des EMI, notamment à haute fréquence, où les longueurs d’onde plus courtes accentuent les variations. Les applications réelles présentant des environnements magnétiques complexes peuvent nécessiter des matériaux agissant à la fois sur la perméabilité et la permittivité.  

Un exemple concret est une piste conductrice transmettant du bruit d’un composant à un autre. Dans ce cas, la performance d’un absorbeur EMI peut bénéficier d’une perméabilité et d’une permittivité élevées. Autre cas : un circuit intégré où deux petites sources de bruit conductrices doivent être découplées pour assurer la fiabilité du signal. Ici, un matériau à forte perte magnétique et faible perméabilité doit être privilégié. Pour réduire le bruit dans une cavité ou un boîtier, perméabilité et permittivité doivent être adaptées pour assurer un bon accord d’impédance et de longueur d’onde. Enfin, pour le blindage de sources magnétiques très petites (par rapport à la longueur d’onde) comme des inducteurs haute fréquence ou des boucles dans un circuit, un matériau à forte perméabilité s’impose (la permittivité joue alors un rôle négligeable).

3M propose une large gamme de matériaux absorbants et de blindage magnétique EMI, offrant des caractéristiques et options adaptées aux enjeux actuels et aux nouvelles applications. Ces matériaux se distinguent par leur forte perméabilité et leur haute permittivité, garantissant une excellente réduction du bruit EMI.  

Les absorbeurs EMI 3M™ permettent de contrôler efficacement le bruit EMI en champ proche, de 200 MHz à 10 GHz. Associés aux matériaux de blindage magnétique 3M™ et aux rubans conducteurs 3M™, ils offrent une solution complète pour la gestion des interférences dans des environnements électromagnétiques complexes.

3M réalise des tests matériels complets pour garantir des performances fiables et reproductibles en laboratoire comme sur le terrain. Contactez votre représentant 3M ou un de nos experts pour en savoir plus. Nous vous aiderons à choisir les solutions de contrôle EMI adaptées à vos spécifications précises.