[PDF] Remarques sur la variation de la résistivité en fonction de la

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hQ +Bi2 i?Bb p2`bBQM, 417.

REMARQUES

SUR LA VARIATION DE LA RÉSISTIVITÉ

EN FONCTION DE LA TEMPÉRATURE

DES

CÉRAMIQUES

A BASE D'OXYDES DE MANGANÈSE ET DE NICKEL

Par J. SUCHET

(1).

Sommaire.

La résistivité des

céramiques d'oxydes de manganèse et de nickel présente une anomalie à la loi de Wilson. L'étude des conditions de préparation de ces céramiques montre que cette anomalie est très sensible aux conditions de frittage.

L'auteur

propose un modèle de céramique

à couche

superfi- cielle qui rend compte des résultats obtenus, et dont l'extension à d'autres types de céramiques ne se heurte à aucune contradiction avec les travaux antérieurs. LE

JOURNAL

DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME

16, MAI 1955,

1. Introduction.

On sait

que la loi classique simplifiée des semi-conducteurs ne constitue pas toujours une très bonne représen- tation des résultats expérimentaux sur une gamme de températures

étendue et

que l'on a intérêt à lui substituer

Fig. 1.

L'exposant

correctif b (voir le graphique logarith- mique de la figure i) varie généralement entre o et + i et Henisch, au cours d'expériences précises sur l'oxyde de titane réduit, a trouvé + 0,75 [1], résultat en parfait accord avec la théorie de Wil- son [21.

Pourtant,

des valeurs de b fortement néga- tives ont été signalées il y a quelques années par

Thien-Chi et Suchet

pour des céramiques

à base

d'oxydes de manganèse et de nickel [3]. (I) Ingénieur aux Laboratoires de la S. A.

Philips.

Ces valeurs négatives de b sont intéressantes pour l'utilisation des semi-conducteurs sous forme de résistances à coefficient de température négatif

élevé. On

sait, en effet, que le gros inconvénient de ces résistances est que le coefficient de température y décroît très rapidement lorsque la température croît. On tire de la relation (2)

Si b est

positif, le terme correctif b se soustrait T du terme principal et la chute rapide du terme en 2013 est accrue par celle du terme correctif. Si b est négatif, les deux termes varient dans le même sens, et le coefficient décroît moins vite que Tz puisque la chute du premier terme est linéaire. Ainsi un même coefficient de 5 pour ioo/OC

à 250C

tombera à 150°C à -2,4 pour IoofoC si b == + 0,75 (B = 4 725) et à - 2,7 pour ioo/OC si b = - 3 (B = 3 600).
Du point de vue scientifique, l'intérêt n'est pas moindre car la loi de Wilson n'est évidemment pas applicable et, même avec des valeurs de b négatives, la relation (2) n'est pas en bon accord avec les courbes expérimentales.

Un certain nombre de

publications se sont efforcées dernièrement de trouver une explication théorique

à cette anomalie.

Les unes

supposent qu'électrons et lacunes prennent simultanément part

à la conductibilité

et, s'appuyant sur les travaux de

Nijboer [4],

modifient en consé- quence la théorie de Wilson [51, les autres envisagent une interaction des porteurs de charges et tentent de construire une nouvelle théorie en abandonnant la statistique de Maxwell-Boltzmann [6], [7]. On peut toutefois reprocher aux unes et aux autres de chercher une explication ayant un caractère général puisque,

à notre connaissance, cette anomalie n'a

jamais

été

signalée en dehors des céramiques d'oxydesArticle published online by 418
de manganèse et de nickel. Il nous paraît, d'autre part, imprudent de négliger a priori l'influence

éventuelle de

l'agglomération céramique et de la structure polycristalline de ces matériaux puisque les résultats expérimentaux relatifs à des monocristaux sont en'core peu nombreux dans le domaine des oxydes semi-conducteurs.

Nous allons

présenter ici quelques résultats expé- rimentaux récents et essayer, en tenant compte de données fournies par des travaux antérieurs sur les oxydes semi-conducteurs et notamment l'oxyde de nickel, de trouver une explication satisfaisante de l'anomalie mentionnée ci-dessus.

2. Étude

expérimentale.

Nous avons utilisé

un mélange comprenant 20 pour 100 en poids d'oxyde de nickel NiO et 80 pour 10oo en poids d'oxyde de manganèse MnO., tous deux de la qualité technique habituelle du commerce.

Après

un broyage humide de 20 h destiné à accroître la finesse des grains et à assurer un mélange intime, le mélange d'oXydes a

été

aggloméré par filage

à l'aide d'un liant

organique, coupé longueur constante, puis fritté à haute, température.

Les extrémités des bâtonnets ont

alors été métallisées au cuivre, munies de connexions et trempées dans un bain de soudure plomb-étain.

Fig. 2.

Deux fours différents ont été

employés : d'une part un four à chargement présentant une inertie thermique relativement grande, d'autre part un four à passage continu où la vitesse de passage était élevée. L'allure très différente des cycles ther- miques dans ces deux fours est mise en évidence sur la figure 2. Deux lots de bâtonnets ont été frittés au four à passage dans un léger contre-courant d'air. Le deuxième lot a ensuite traversé une nouvelle fois le four à 7500

C dans

l'oxygène.

Un troisième lot de

bâtonnets a été fritté au four à chargement dans l'air, sans renouvellement de l'amosphère durant le frittage. Les propriétés des bâtonnets ont été étudiées en fonction de leur température de frittage entre i I 5o et 13500 C. La figure 3 indique leur retrait céramique pour-cent, rapporté au diamètre du bâtonnet après frittage.

Des résultats cohérents n'ont

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