‹ Étude des propriétés semi-conductrices d'un carbonate de calcium naturelChapitre 9 sur 12 · PR PO PL ES TT · texte numérisé non relu

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rons par mn, cetle valeur plus petite que m4. Voici les valeurs obtenues pour les échantillons précédents :

Compartiment E;E+ ou E:E;

TT

Date m, en p/sec. M en u/sec.

Échos rot. anodique 1,45 0,15 13 nov. anodique 0,45 0,045 30 oct. cathodique 0,22 0,06 Ech. n° 15. . 20 nov. cathodique 0, 0,03 27 nov. anodique 1,5 0,04

Les valeurs finales m. diffèrent de celles du premier tableau en raison de l’anisotropie du semi-conducteur. De plus, pourle compartiment cathodique, l’état ionique du semi-conducteur se trouve altéié, au moins au début, par la chute cathodique de tension. Les valeurs plus petites de m. dans le second tableau s'expliquent aussi par le fait que le champ directeur atteint 70 V/cm. dans les compartiments extrêmes (2° tableau) tandis qu'il reste del’ordre de 14 V/cm. dans le cas du premier tableau ; la concentration en ions diminue douc plus rapidement dans le cas du secoud tableau que dans celui du premier.

Remarques. — Les valeurs relativement grandes de m, font soupçonner la présence d’électrons participant au transport du courant dans les premiers instants ; des ions provenant de l’eau, qui existe toujours comme impureté dans la craie, peuvent aussi être mis en cause.

D'autre part, m; augmente avec le temps dans le semi-conducteur en service ; la circulation des charges peut devenir plus facile par modification structurale du semi-conducteur, et peut-être aussi que le nombre des électrons libres se trouve accru.

La diminution progressive de m, dans les mêmes conditions peut s'expliquer par une purification du semi-conducteur, si bien que m. représenterait finalement la mobilité des ions propres de la craie, mais dans un milieu où la concentration ionique et où le champ directeur réel se trouvent diminués par le passage du courant.

Seconde méthode. Maximum des courants d’inversion. — J. L. Eck (9) a déterminé les mobilités propres des ions de chaque signe, dans l’acétone et le nitrobenzène, en mesurant le temps 0 au bout auquel se produit le maximum du courant d'inversion. 8 serait le temps nécessaire pour que les charges formant la couche double à une électrode vienvent à l’autre électrode. Il devient donc possible de mesurer la mobilité

* moyenne des ions de chaque signe en utilisant alternativement les cou-

rants d’inversion dans les sections anodiques et cathodiques. Désignons par a et € les mobilités respectives des anions et des cathions. Pour traverser une épaisseur / du semi-conducteur soumis au

champ électrique E, un anion de mobilité a mettra le temps 6, tel que

[ — a.E.0. Le temps Ü étant petit, on peut calculer le champ Een

utilisant la tension V, appliquée aux électrodes distantes de / :

d I VI LUE

Di M

Dhs CE

Les valeurs ainsi calculées pour 4 et c deviennent de plus en plus petites avec le temps dans la craie soumise à l’action du courant ; c’est le phénomène observé précédemment pour m. ; ce fait renforce l’hypothèse d’une modification structurale progressive du semi-conducteur et de l’épuration électrique.

Voici par exemple, avec les mêmes unités, les résultats relaufs à l'échantillon n° 13, les mesures successives étant faites à un intervalle d’une semaine, sauf les dernières faites après deux semaines, le semiconducteur étant maintenu sous tension.

Inversion anodique Inversion cathodique

a en u/sec. c en u/sec.

RSR TER TS PRE L- 6,25 : 2,8 RENAN ET 2 MERE 4,3 0,76 [ITR EME ANS 0,3 0,3 Maximum du courant d'inversion cathodique. — L'accumula-

tion de charges positives contre la cathode peut expliquer ce maximum. Les charges négatives CO3 , seules mobiles, libèrent de proche en proche des charges positives qui semblent se déplacer. « serait la mobilité caractérisant ce déplacement apparent. Le maximum est assez plat, les charges positives échelonnent leurs arrivées sur l’électrode opposée dans un temps relativement long.

Les premières valeurs de c sont un peu plus grandes que les premières valeurs de mn; relatives au début de l’inversion cathodique, ce qui est normal, la mesure de c précédant dans le temps celle de m;, puisque les mobilités diminuent avec le temps.

Maximum du courant d'inversion anodique. — La concentration des charges redistribuées dans le compartiment anodique est plus importante que dans le cathodique, comme l’a montré la répartition des potentiels et en accord avec le fait que le courant anodique est, au début, plus important que le cathodique. Pour faible qu’elle soit, la chute de tension anodique existe; on peut admettre que tous les ions CO; ne se déchargent pas instantanément sur l’anode et que le maximum observé correspond au retour de ces charges sur l’autre électrode. Dans ces conditions, a serait la mobilité des ions CO; . Maisles premières valeurs numériques de a, plus grandes que celles de mn! données par la courbe de courant direct, suggèrent que les ions COÿT ne doivent pas être les seuls transporteurs de charges; des électrons et aussi des ions OH provenant de l'humidité de la craie doivent participer

a Voetts Loe di — COA S D) LS

id he 2 ec à en a |

ÉR À .1D Ladz

au transport du courant, ce qui expliquerait aussi que l'intensité soit plus grande pour le courant anodique-que pour le cathodique.

Si ces impuretés et ces électrons sont progressiv ement éliminés comme transporteurs de charges, soit par épuration électrique, soit par fixation, les valeurs finales de a doivent alors représenter la mobilité propre des ions CO; — de la craie.

L'expérience montre qu'au début à est plus grand que c, puis leurs valeurs tendent progressivement vers une même limite (0,3 /sec. pour le dernier tableau). Ceci paraît bien confirmer que les valeurs finales de a représentent les mobilités propres des ions COY- et qu’alors le déplacement apparent des charges positives s'opère à la même vitesse dans le semi-conducteur épuré (a == c).

En résumé, une épuration électrique progressive du semi-conducteur sous l’action du courant paraît très probable, elle permet d'expliquer les modifications des courbes courant-temps par une altération de la structure primitive de la craie. De cette évolution du semi-conducteur résulte l'impossibilité de trouver une valeur unique et précise de la mobilité des ions CO3 , qui ne sont d’ailleurs pas seuls à transporter le courant. La somme des mobilités apparentes moyennes varie entre deux limites qui sont respectivement de l’ordre de 6o w/sec. et 1 x/sec. par V/em. La limite finale, inférieure à un micron par seconde par V/cm, représente vraisemblablement la mobilité moyenne apparente de l'ion CO dans la craie.

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