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1 - RAPPELS

2 - MÉTHODES EXPÉRIMENTALES ET APPAREILLAGES

3 - UTILISATIONS DE LA THERMOCONDUCTIMÉTRIE ET PRINCIPAUX DOMAINES D’APPLICATION

Article de référence | Réf : P1300 v2

Méthodes expérimentales et appareillages
Thermoconductimétrie du solide

Auteur(s) : Etienne KARMAZSIN

Date de publication : 10 déc. 2001

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  • Etienne KARMAZSIN : Professeur à l’université Claude Bernard, Lyon - Professeur à l’École supérieure de chimie physique électronique de Lyon (CPE)

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INTRODUCTION

La thermoconductivité électrique est l’évolution de la conductivité électrique d’un matériau en fonction de la température, en présence ou non de transformations physico-chimiques.

La résistivité électrique ρ d’un matériau, qui est l’inverse de la conductivité, est une propriété physique de ce matériau. Elle permet de l’identifier et de définir son état de pureté dans des conditions données. Toute transformation physico-chimique entraîne une variation plus ou moins importante de cette grandeur spécifique. Il est donc possible de mettre en évidence ou de suivre un grand nombre de transformations ou de transitions physico-chimiques par une mesure de résistivité électrique. Si cette transformation est liée à une évolution de température, les mesures de conductivité électrique font l’objet de la thermoconductimétrie. La technique consiste donc à suivre l’évolution de la résistivité électrique d’un échantillon soumis à une variation de température. C’est une technique d’analyse thermique particulièrement intéressante car dans un large domaine elle est facile à mettre en œuvre, elle peut être couplée à d’autres techniques et elle fournit un très grand nombre d’informations sur le matériau étudié.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p1300


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2. Méthodes expérimentales et appareillages

La mesure de la conductivité électrique d’un matériau se déduit en général de la mesure de la résistance électrique d’un volume déterminé de ce matériau. Les mesures de thermoconductivité sont donc des mesures de résistance électrique par les méthodes conventionnelles adaptées à un système permettant de faire évoluer la température de l’échantillon. Ces mesures posent un certain nombre de problèmes pratiques et c’est de la qualité de la résolution de ces problèmes que dépendent la précision et, même, la validité des résultats.

Les difficultés techniques varient selon les domaines de résistivité et de température à explorer, aussi existe-t-il un grand nombre de techniques dont chacune a ses limites tant à cause du dispositif mesurant la résistivité électrique que du dispositif supportant les électrodes et l’échantillon à la température considérée.

Le domaine des résistances étudiées va de 10−13 à 1022 Ω. Le schéma de la figure 1 permet de choisir la technique à mettre en œuvre selon le domaine de résistances considéré.

On constate que, dans certains domaines, plusieurs techniques peuvent être utilisées, le choix judicieux pour des mesures courantes sera donc souvent basé sur des considérations pratiques et financières. Pour une étude approfondie, le choix judicieux sera celui qui permet, à l’aide d’une seule technique, d’étudier toute la plage de variation des résistances de l’échantillon, cas idéal qu’il n’est pas toujours possible de réaliser.

2.1 Mesure des résistances volumiques faibles et moyennes (de 10−3 à 108 Ω)

  • Principe

    Il découle directement de la loi d’Ohm.

    Le volume total de l’échantillon compris entre les électrodes de mesure est inclus dans un circuit électrique. On mesure la tension V aux bornes du circuit lors du passage d’un courant d’intensité I. La résistance R est donnée par le rapport :

    ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BEERENS (A.C.J.) -   Measuring methods and devices in electronics (Appareillages et méthodes de mesure en électronique)  -  . Philips Technical Library. Heyden book Co. New York (1968).

  • (2) - THOMAS (H.E.), CLARKE (C.A.) -   Handbook of electronic instruments and measurement technique (Manuel des instruments électroniques et des techniques de mesure)  -  . Prentice-Hall International (1967).

  • (3) - LANDOLT (H.), BORNSTEIN (R.) -   Magnetiche und andere Eigenscaften von Oxiden und verwandter, Verbindungen (Propriétés magnétiques et autres des oxydes et combinaisons apparentées)  -  . Springer-Verlag (1970).

  • (4) - FERMOR (J.H.), KJERHUS (A.) -   Servocontrolled measuring bridge for semi-conductors of high resistivity (Pont de mesure servocontrôlé pour semi-conducteurs à haute résistivité)  -  . Rev. Sci. Instrum. (USA) 36 p. 763-6 (1965).

  • (5) - DUNDON (J.M.), KRETSCHMAR (M.E.) -   Operational amplifier mutual inductance bridge (Pont d’inductance à amplificateur opérationnel)  -  . Rev. Sci. Instrum. (USA) 49 no 3 p. 406-7...

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