Historiquement, c’est Faraday qui remarque que la résistivité de l’un
des «métaux» en sa possession (le sulfure d’argent
[1]) diminue avec la
température, contraîrement à ce qui se passe avec les autres. Depuis, on
a expliqué le phénomène et trouvé d’autres matériaux qui présentent ces
propriétés, on les appelles semi-conducteurs. On se propose
dans cette manip de marcher dans les traces de Faraday, mais avec un
autre semi-conducteur plus accessible.
Résultat attendu
Comme indiqué on s’attends à ce que la résistivité d’un
semi-conducteur diminue avec la température de manière exponentielle,
alors que celle d’un métal va augmenter linéairement.
Mesures
Avec un bain thermostaté on pourra relever plusieur valeurs
résistances à plusieur températures et tracer
puis
. Il
semble important de mesurer la température avec un thermomètre à alcool,
puisque le fonctionnement des thermomètre à résistance de platine est
basé sur la physique que nous étudions ici.
Remarques
Si le semi-conducteur étudié est dopé, on remarquera un palier de
résistivité à basse températures : on parle de «~palier de saturation~»
(«~palier d’épuisement~») sous entendu, saturation (épuisement) des
accepteurs (donneurs). À très basse température
() on
pourrait mettre en évidence le «~régime de gel~» dans lequel les
impuretés ne sont pas encore toutes ionisées la résistivité y décroit
quand
décroit.
Il semble que le palier
soit observé lorsque l'on trace $\ln(R)$,
à vérifier en TP
ce que donne vraiment le graphe
en échelle linéaire.
Grandeur
caractéristique des semi-conducteures, l’énergie de gap