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Exercices d"´Electrocin´etique
?Intensit´e et densit´e de courant E1? ???Ex-E1.1Vitesse des porteurs de charges : On dissout une massem= 20gde chlorure de sodiumNaCl dans un bac ´electrolytique de longueurl= 20cmet de section S= 10cm×10cmrempli d"eau. La dissolution est totale. On fait passer un courant d"intensit´eI= 100mAentre deux ´electrodes situ´ees aux extr´emit´es de la cuve.Donn´ees :masses molaires :
M(Cl) = 35,5g.mol-1etM(Na) = 23g.mol-1.
Nombre d"AvogadroestNA= 6,02.10-23mol-1; charge ´el´ementaire este= 1,6.10-19C.©Q :Sachant que les vecteurs vitesse des ions chlorure et des ions sodium sont de sens oppos´es
et dans le rapport 1,5, d´eterminer la vitesse et le sens de d´eplacement de ces ions.R´ep :v+?= 2,4.10-7m.s-1;v-?= 3,6.10-7m.s-1.
???Ex-E1.2Semi-conducteur :Les semi-conducteurs sont des mat´eriaux utilis´es en ´electronique
et dont la conduction varie fortement avec la temp´erature ou avec la pr´esence d"impuret´e. Dans
un semi-conducteur, il existe deux types de porteurs de charge : ◦les ´electrons, de chargeqe=-e, de densit´ene; ◦et les trous, de chargeqp= +e, de densit´enp.`A une temp´erature donn´ee, du fait des propri´et´es dues aux liaisons internes au semi-conducteur,
le produitnenp=n2iest constant.La pr´esence d"impuret´es (= atomes '´etrangers" au r´eseau) permet de modifierneetnptout en
maintenant le produitnenpconstant. En l"absence d"impuret´es, ces deux valeurs sont ´egales :ne=np=ni.Pour le silicium, nous avons :ni= 1,5.1016m-3.
Dans les conditions d"´etude, la vitesse des ´electrons estve= 12cm.s-1et celle des trousvp=5cm.s-1.
1)D´eterminer la densit´e de courant du silicium dans les conditions d"´etude.
2)Comment varie la densit´e de courantjavecne? Tracer l"allure de la courbe correspondante
j=j(ne) et expliquer l"int´erˆet de la pr´esence d"impuret´es dans le silicium utilis´e en ´electronique.