Transcript td physique des dispositifs electroniques

MINISTERE DE LA POSTE, DES TECHNOLOGIES
DE L’INFORMATION ET DE LA COMMUNICATION
__________
REPUBLIQUE DE COTE D'IVOIRE
Union - Discipline - Travail
PHYSIQUE DES DISPOSITIFS ELECTRONIQUES – 1ère ANNEE LICENCE
FICHE DE TRAVAUX DIRIGES
IMPORTANT : Cette série de TD comporte huit (8) exercices à préparer à la maison (i.e. à faire
obligatoirement par chaque étudiant) ; un contrôle, suivi de sanctions pour tous ceux qui ne les auront
pas faits, sera systématiquement effectué à chacune des séances. Aucune excuse ne sera ni acceptée, ni
tolérée.
Exercice 1 :
A quelles familles de cristaux appartiennent les représentants suivants ?
Le chlorure de césium, possède deux ions par
nœud : Cs+ et Cl-.
………………………………….
Le chlorure de sodium, possède un cation et
un anion par nœud.
………………………………….
Diamant, Un atome de C à chaque nœud et un
dans un site tétraédrique sur deux en
alternance régulière.
………………………………….
Maille conventionnelle cubique centrée
(cc): Les nœuds sont au centre et aux 8
sommets d’un cube d’arête a.
La maille contient 2 nœuds en propre.
………………………………….
Glace type diamant : chaque O étant entouré de 4
H, 2 à 99 pm (liaison simple OH) et deux à 170 pm
(liaison hydrogène intermoléculaire). Les H forment
des tétraèdres déformés.
………………………………….
Physique des dispositifs électroniques – 1ère Année Licence - ESATIC
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Exercice 2 :
On considère dans les questions suivantes, un cristal cubique.
A. La notation des directions cristallographiques
Par définition, on note [ℎ ] une direction où h, k et l sont des nombres premiers entre eux et leur valeur
est proportionnelle aux coordonnées de leur vecteur directeur.
Sachant que le point D est
l’intersection des diagonales de
supérieure,
déterminez
la
cristallographique (de Miller) des
suivants :
;
;
;
et
.
situé à
la face
notation
vecteurs
B. La notation des plans cristallographiques
On considère toujours le cube précédent ;
Déterminez les notations cristallographiques
des plans suivants : ABCH ; AFGH ; AFE et
BJEI. Déterminez les positions relatives
suivantes :
1. Le plan ABCH et le vecteur
.
2. Le plan AFE et le vecteur
.
3. Le plan BJEI et le vecteur
.
C. Angle entre 2 directions cristallographiques
Sachant que l’angle
donnée par :
entre deux directions cristallographiques
ℎ
.
=
| |. | | √ℎ +
+ ′
cos
=
ℎℎ +
+
et
ℎ′
′
′ est
× √ℎ′ + ′ + ′
Déterminez l’angle α en radians entre les directions cristallographiques suivantes
1. Entre 1 0 0 et 1 1
0.
2. Entre 1 1 0 et 1 1
1.
3. Entre 1 1 −2 et 1 1 1 .
Exercice 3 :
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On considère un cristal de forme cubique.
1. Identifiez les plans cristallographiques en couleur dans les tableaux ci-dessous par les indices de
Miller.
………………………………….
………………………………….
………………………………….
………………………………….
………………………………….
………………………………….
2. Identifiez par des indices de Miller, les directions cristallographiques données par les vecteurs
U ; U’ ; V ; V’ ; T ; T’ ; et H.
U:
U’ :
V:
T:
T’ :
H:
V’ :
3. Identifiez les systèmes cristallographiques des tableaux ci-dessous.
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a = b = c et α = β = γ =90°
a = b = c et α = β = γ ≠ 90°
………………………………….
………………………………….
a ≠ b ≠ c et α = β = 90° γ ≠ 90°
a = b ≠ c et α = β = 90° γ = 120°
………………………………….
………………………………….
a ≠ b ≠ c et α ≠ β ≠ γ
a ≠ b ≠ c et α = β = γ = 90°
………………………………….
………………………………….
a = b ≠ c et α = β = γ = 90°
………………………………….
Exercice 4
Une rangée dans un réseau cristallin est définie par toute droite passant par deux nœuds, elle contient
une infinité de nœuds. Elle fait partie d’un ensemble de rangée parallèles, équidistantes qui passent par
tous les nœuds du réseau, aucune rangée de cet ensemble n’est vide.
A toute rangée correspond une rangée particulière qui passe par l’origine et par un nœud extrémité du
vecteur R = u.a+v.b+w.c avec u, v et w premiers entre eux qui est l’un des deux premiers nœuds de la
rangée à partir de l’origine. (a, b, c) constitue un triplet de vecteurs non colinéaires entre eux. On
notera la famille de rangée correspondante [u v w].
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Déterminer les indices de Miller des rangées définies par les droites (AC) ; (AD) et (BE).
Exercice 5 : structure cubique centrées du vanadium
Le vanadium V métallique possède une structure cubique centrée. La masse volumique de ce métal est
ρv=6110 Kg.m3.
1. Dessiner la maille conventionnelle de la structure du vanadium.
2. Déterminer sa compacité
3. Calculer le paramètre de maille, noté a. en déduire la valeur du rayon atomique rv du vanadium.
Données : Mv = 50,9g.mol-1 ; NA= 6,02.1023 mol-1
Exercice 6 : structure cubique à faces centrées du nickel
Le nickel solide est décrit par un réseau cubique à face centrées.
1. Représenter en perspective la maille conventionnelle.
2. Donner la coordinence d’un atome
3. Donner l’atomicité m
4. Calculer la masse volumique ρNi et le rayon atomique rNi
Données : Masse molaire atomique du nickel : MNi = 58,7g.mol-1
Le paramètre de maille : a = 353pm
Exercice 7 : structure hexagonale compacte du cobalt
Le cobalt cristallise dans le système hexagonal compact.
1. Représenter la maille élémentaire de cette structure.
2. Calculer le nombre m d’atomes par maille, la coordinence et la hauteur c.
3. Calculer la compacité C et la masse atomique MCo du cobalt.
Données : Masse volumique du cobalt : ρCo = 8,90g.Cm-3
Rayon atomique : rCo = 125pm
Exercice 8 : Etude du chlorure de sodium
Dans le cristal de chlorure de sodium, les ions Na+ occupent le centre de toutes les cavités octaédriques
de la maille.
1. Représenter la maille et donner les deux modes de description de cette structure.
2. Déterminer la coordinence de chaque ion.
3. Calculer le nombre de motifs, la compacité C et la masse volumique du chlorure sodium.
Données : a = 404 pm ; r+= 95 pm ; r-=181 pm ; MNa= 23,0 g.mol-1 ; MCl= 35,5 g.mol-1 ;
NA= 6,02.1022 mol-1
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