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MAA > Propriétés Électriques > Flashcards

Propriétés Électriques Flashcards

1
Q

Les propriétés électriques répondent à quels effets ?

A

Effet d’un champ électrique ?

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Q

Qu’est ce qu’une bande d’énergie ?

A

La position des dernières bandes dans lesquelles se situent les derniers électrons libres

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Q

Differences entre les bandes d’énergie des conducteurs, des semis conducteurs et des isolants ? Quelles sont les conséquences et les valeurs des gap ?

A

Pour les conducteurs : superposition de la dernière bande remplie d’électron (= bande de Valence) et de la première bande libre (=bande de conduction) = Superposition énergétique qui implique une grande mobilité des électrons

Pour les semis conducteurs : bande interdite de 1 a 2 eV = mobilité faisable

Pour les isolants ou diélectriques : gap de 5 a 10 eV = aucune mobilité possible

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4
Q

Comment s’appelle la dernière bande remplie d’électrons ?

A

La bande de valence

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5
Q

Comment s’appelle la première bande libre ?

A

Bande de conduction

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6
Q

Formule niveau de bande interdite gap ?

A

Eg = Ec - Ev

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7
Q

Formule niveau de Fermi

A

Ef = Eg/2

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8
Q

Qu’est ce qu’un matériau conducteur ?

A

Matériau disposant d’électrons mobiles permettant le transport d’un courant électrique

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9
Q

Qu’est ce que la résistance spécifique ou résistivité Rho ?

A

L’inverse de la conductivité sigma

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10
Q

A quoi sont dues les variations de la conductivité électrique ?

A

Elles dépendent de la composition et des liaisons chimiques. Les atomes du réseau cristallin sont des obstacles au mouvement des électrons.

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11
Q

Exemples de conducteurs

A

TiC SiC métaux graphite céramique a base d’Yttrium de Cu et de Ba

== Liaisons partiellement métalliques

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12
Q

Exemples de semis conducteurs

A

Ge Si

== Liaisons covalentes

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13
Q

Exemples de diélectriques

A

Si amorphe quartz diamant polymères

== Liaisons ioniques covalentes et ionocovalentes

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14
Q

Cas du graphite du diamant et du fullerène

A

Le graphite est conducteur (superposition de plans = feuillets en 2D, structure hexagonale, 3 atomes voisins et 1 électrons libre par atome)

Le diamant est isolant (structure en tétraèdre 3D, 4 atomes voisines et pas d’électrons mobiles ce qui empêche la conductivité par transfert de charge)

Le fullerène est conducteur (sphère de 64 atomes 3D, 3 atomes voisins et un électron libre par atome)

== La différence de structure implique une différence de conductivité

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15
Q

La conductivité électrique des matériaux conducteurs : que se passe t’il a température ambiante sans champ électrique externe ? S’il y a un champ électrique externe ?

A

Moment à l’équilibre
Mouvement aléatoire des électrons

Champ électrique externe entraîne une accélération des électrons sur une certaine distance puis ils sont freine par collision. Processus aléatoire et répétitif = la dérive des électrons

E = -grad V
V = uE (mobilité des e- par le champ électrique)

Densité du courant J = I/S = Nee-V
Conductivité électrique Sigma = 1/rho = Nee-u

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16
Q

La conductivité électrique des matériaux conducteurs : effet de la composition
Comment diminuer la conductivité et donc augmenter la résistivité ?

A

Utilisation des matériaux métalliques sous forme d’alliages = ajouter des éléments étrangers (artefacts) perturber la structure cristallographique, rajouter des défauts

Sigma alliage < sigma métal pur
Rho alliage > rho metal pur

Résistivité de l’impureté
Rho i = Aci (1 - ci) ci la concentration des impuretés

17
Q

La conductivité électrique des matériaux conducteurs : effet de la température

A

Si la température augmente, la conductivité diminue, la résistivité augmente
Le nombre d’électrons mobiles est constant

Pour une température supérieure à celle de Debye
Rho = Rho0 (1 + alpha deltaT)

18
Q

Conductivité électrique des semis conducteurs : température

A

Sous l’effet de la température, le nombre de charges mobiles augmente et la conductivité est proportionnelle au nombre de porteurs de charges mobiles = les électrons passent de la bande de valence a la bande de conduction avec l’énergie produit par la température

On peut aussi doper la matière

19
Q

Conductivité électrique des matériaux semis conducteurs : comment augmenter la conductivité

A

Ajouter des éléments des groupes voisins = dopage avec des structures proches (derniers électrons sur des niveaux équivalents)
Augmenter le nombre d’électrons et de trous positifs
Augmentation du nombre de porteurs de charges avec des éléments externes (fabrication de semi conducteurs extrinsèques)

20
Q

Conductivité électrique des matériaux semis conducteurs : que se passe t’il si on ajoute un élément du groupe suivant (le groupe VA (P,As,Sb) = la colonne d’après)

A

Ajout d’atomes pentavalents avec 5 électrons mobiles
Augmentation du nombre d’électrons (Si et Ge sont quadravalents)
Semis conducteurs extrinsèques de type n

Niveau donneur = 0,5eV
La densité des électrons mobiles est largement supérieure à la densité des sites accepteurs

21
Q

Conductivité électrique des matériaux semis conducteurs : que se passe t’il si on ajoute un élément du groupe précédent (le groupe IIIA (Al, B, Ga, In) = la colonne d’avant)

A

Ajout d’atomes trivalents
Ajout de centres accepteurs = optimisation des électrons de Si et de Ge
Semis conducteurs extrinsèques de type p

Niveau accepteur = 0,8eV
La densité des sites accepteurs est largement supérieure à la densité des électrons mobiles

22
Q

A quoi est liée la conductivité des matériaux semis conducteurs ?

A

Liée directement au gap

La conductivité des matériaux cristallins est généralement meilleure que celles des matériaux amorphes

23
Q

Pourquoi les céramiques et les polymères sont isolants ?

Comment faire pour augmenter la conductivité ?

A

Bande de valence complète
Bande de conduction vide
Largeur de la bande interdite supérieure à 2eV

Apporter de l’énergie (T) ou des charges mobiles

24
Q

Conductivité des céramiques et des polymères : quel est l’effet de la température ?

A 
La conductivité augmente 
La résistivité diminue 
Activation thermique 
Augmentation du nombre de porteurs 
Passage dans la bande de conduction
25
Q

Cas des matériaux ioniques

A

Présences d’ions porteurs de charge
Migration ou diffusion sous l’effet du champ électrique
Courant électrique associé a celui du déplacement des électrons mobiles

26
Q

Cas des polymères

A

Peu d’électrons mobiles

Propriétés isolantes contrées par le dopage qui joue sur la structure, l’organisation et la composition de la matière

27
Q

Quel est le meilleur conducteur

A

Ag

28
Q

Quel est le conducteur le plus utilisé ?

A

Cu

29
Q

Quel est le conducteur le plus léger ?

A

Al

30
Q

Qu’est ce qu’un alliage supraconducteur

A

Diminution de la température = matière complètement figée pour limiter le plus possible les collisions et les défauts

31
Q

Les semis conducteurs extrinsèques de type n sont ?

  • matériaux de référence
  • matériaux avec augmentation du nombre de porteurs de charges
  • matériaux dopés avec des éléments pentavalents
  • matériaux dopés avec des éléments trivalents
A
  • matériaux avec augmentation du nombre de porteurs de charges
  • matériaux dopés avec des éléments pentavalents
32
Q

La conductivité électrique des matériaux dépend de ?

  • mouvement des électrons
  • mouvement des lacunes
  • phonons
  • mouvement des ions
A
  • mouvement des électrons
  • mouvement des lacunes
  • mouvement des ions
33
Q

Quels sont les paramètres liés aux propriétés électriques

A

Résistivité

Conductivité

34
Q

Dans quel cas la conductivité électrique est plus élevé ? Plus faible ?

A

Plus élevée si la structure cristalline est ordonnée

Plus faible si le matériau est monocristallin

35
Q

Avec quoi la conductivité électrique des céramiques augmente ?

A

La température

36
Q

Avec quoi la conductivité électrique des métaux augmente ?

A

Le nombre de charges

MAA (7 decks)

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