Aluminium - conducteur

[invite860ed1ae]

Bonjour a tous,

J'ai quelques questions concernant l'aluminium(dans le cadre d'un TPE). Tout d'abord, excusez moi si je me suis trompe de sections car il s'agit en meme temps d'electrocinetique et de chimie.
Je sais que l'aluminium est un tres bon conducteur or je ne sais pas vraiment pourquoi.
En effet, tout ce dont je sais c'est que la conductivite est liee aux notions de bande que font intervenir les liaisons metalliques. Il existe les notions de bande de conduction et les bandes de valence. Puisque l'aluminium est un conducteur j'en deduis que la bande de valence et de conduction se chevauchent ou alors il n'y a pas de bande interdites entre les deux.

Mais reste a savoir, qui chevauchent qui ?

Auriez vous des informations s'il vous plait.

Merci d'avance,
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[albanxiii]

Bonjour,

j'en deduis que la bande de valence et de conduction se chevauchent ou alors il n'y a pas de bande interdites entre les deux.

Oula ! Non.
C'est une histoire de position par rapport au niveau de Fermi. Dans la bibliothèque virtuelle de physique, vous pouvez trouver ce document de LPFR qui l'explique : http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf C'est de la physique, expliquée avec des mots et pas du tout noyée sous les équations. Donc à lire en priorité !

Bonne lecture.

[invite860ed1ae]

Merci beaucoup. Je vais de ce pas lire votre document. Pourtant dans mon cours de chimie, on me dit que dans le cas des conducteurs, la bande de valence et la bande de conduction se chevauchent.
Or on sait que dans la bande de conduction, il s'agit d'electron libres non ? Et ce sont ces electrons qui permettent la conduction.
Ainsi en apportant une certaine energie(generateur, etc), les electrons vont pouvoir passer de la bande de valance a la bande de conduction non ?

[albanxiii]

Re,

Les électrons de la bande de valance participent à la conduction s'il reste des états inoccupés dans cette bande.
Dans le cas contraire, en fonction du gap, on a soit un isolant (gap important, 10 eV par exemple), soit un semi-conducteur (gap de l'ordre de 1 ou 2 eV).
Cette page est courte http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_bandes mais elle contient des éléments qui devraient vous intéresser.

@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite860ed1ae]

D'accord, je vois bien. Merci beaucoup pour votre reponse. Mais je ne vois pas en quoi ce que j'ai dit dans mon premier message(apres avoir lu le paragraphe sur le niveau Fermi et l'article wikipedia etait faux.

[LPFR]

Bonjour.
Il est vrai que dans les métaux, la bande de valence et la bande de conduction se superposent. Mais un électron dans le bord supérieur de la bande de valence est en plein dans la bande de conduction. À quelle bande appartient-il ?
Quand la bande de conduction est partiellement remplie (par la superposition de la bande de valence) on a à faire à un métal.
Mais ces chevauchements sont passablement merdiques, comparé aux schémas simplets que l'on fait en une seule dimension.
Regardez la première figure de ce site.

Le niveau de Fermi est bien celui où la probabilité de trouver un état occupé vaut ½.
Au revoir.

[invite860ed1ae]

Bonjour a tous,

Encore merci pour vos reponses. Cependant, vous pensez que me restreins plutot a un modele simpliste ou plutot un modele erronne ?

[LPFR]

Re.
Ça dépend de ce que vous voulez faire et de votre niveau. Le modèle "vrai" est fait pour les grandes personnes (dont je ne fais pas partie).
Il demande des connaissances approfondies en physique des solides.
Un modèle simpliste n'est pas "erroné", il est simplifié ce qui permet de comprendre ce qui arrive en acceptant que les résultats ne soient pas exacts ou valides dans toutes les situations.
Pour calculer des problèmes de mécanique élémentaire, vous n'avez pas besoin ni des corrections relativistes ni de tenir compte de l'accélération de Coriolis.
A+

[invite860ed1ae]

Bonjour,

Encore merci pour votre reponse mais je voulais plutot savoir si ce que j'ai dit dans mon premier message etait plutot un modele simpliste ou erronne

[invite860ed1ae]

Autre chose(desole pour le double post), mais dans le document que vous m'avez envoye : http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf

Il s'agit des semi-conducteur or l'aluminium est un conducteur plutot non ? De plus, il dise dans la 1ere page de votre document que le modele simpliste permets de comprendre les metaux courants mais pas les isolants et les semi conducteurs.

[LPFR]

Re.
Le fait qu'un métal soit "bon" conducteur n'est pas directement relié aux bandes. Il faut que la bande de conduction soit partiellement remplie. Mais le fait qu'il soit bon ou mauvais conducteur est relié au libre parcours moyen des électrons dans le métal. Et ça, ça dépend d'un tas de choses. Non seulement de la densité de porteurs, mais aussi de l'histoire métallographique de l'échantillon, de la température et de l'âge du capitaine.
Relisez ce que j'ai écrit: je ne parle pas du modèle de bandes, mais du modèle de Sommerfeld. Le modèle dans lequel les électrons sont considérés comme de billes sans interaction avec les atomes du réseau. C'est ce modèle qui ne fonctionne pas pour les semi-conducteurs et les isolants et la raison pour laquelle le modèle de bandes fut crée.
Pour presque tous les métaux, on peut utiliser le modèle de Sommerfeld. Mais pas pour les semi-conducteurs, ni pour certains métaux comme le cadmium ou le tungstène, où la conduction est due aux "trous".
A+

[invite860ed1ae]

D'accord merci pour votre aide. Mais excusez moi de vous deranger une nouvelle fois, ce n'est pas que je ne vous crois pas(au contraire) mais en fait je voudrais savoir si mon poly m'indique une erreur ou non.
Celui-ci indique : " Dans le cas des metaux, on observe deux cas : soit la derniere bande occupee par des electrons n'est pas totalement occupee(pour les alcalins la derniere bande ns n'est qu'a demi occupee), soit la derniere bande occupee est pleine mais elle recouvre en partie la bande permise suivant qui est initialement vide. Dans les deux cas un tres faible apport d'energie permet aux electrons de passer a un niveau d'energie superieure et d'acquerir une certaine mobilite, responsable de la conduction des metaux "
Dans ce cas, conductivite et theorie des bandes ne sont-elle jamais liees ?

[LPFR]

Re.
Ce que dit votre fascicule est correct.
Pour qu'il y ait conductivité (bonne ou mauvaise) il faut que la bande de conduction soit partiellement remplie.
Mais vous ne pouvez pas déduire "bon" ou "mauvais" conducteur.
Et ce n'est en aucun cas un modèle "simpliste" puisqu'on parle de bandes.
A+

[invite860ed1ae]

Ha oui d'accord je comprends beaucoup mieux ! Mais du coup, est ce que le lien que m'a donne albanxiii pourrait me renseigner sur ce que vous dites a propos des densites de porteur, etc ?
Le fait qu'il soit bon conducteur a t-il un rapport avec la resistivite et ses formules(conductivite = 1/resisvite = n*e*mobilite des electrons) ?

[LPFR]

Re.
Oui. "Bon conducteur" est synonyme de grande conductivité (et faible résistivité).
Et ce qui joue est la densité de porteurs (le 'e' de la formule) et la mobilité.
La densité de porteurs a un rapport (non direct) avec le schéma de bandes. Mais la mobilité dépend surtout de l'âge du capitaine.
A+

[invite860ed1ae]

D'accord, merci beaucoup pour toute ces definitions et notion !

[invite860ed1ae]

Re-bonjour,

J'ai une autre petite question. Est ce que vous sauriez la cause qui provoque que pour un conducteur, les deux bandes de conduction et de valence se chevauchent ?