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Annexes 295
Annexe 1 : La conductivité ionique dans les solides
La conductivité ionique :
La conduction ionique et la conductivité électrique sont des phénomènes de transport.
Des ions ou des électrons sont en mouvement sous l’action d’une ou plusieurs forces.
La conductivité électrique ou ionique est déterminée par la conjugaison du nombre de
porteurs de charge et leur mobilité à concentration de porteurs égale. C’est la mobilité qui
détermine le type de conductivité. En général, dans les oxydes, la mobilité des défauts
électroniques est 10 2 -10 3 fois plus grande que celle des défauts ioniques. Une bonne
conduction ionique sera donc favorisée par l’augmentation de la mobilité des ions ou la
diminution de celle des électrons. L’Equation A 1 est l’expression de la conductivité totale
fonction de la mobilité et du nombre des porteurs de charge.
Equation A 1 : conductivité électrique en fonction de la mobilité et du nombre de porteurs de
charge.
σ ∑ = ∑C
µ j
tot = σ j jZ
je
j j
avec σj conductivité électrique partielle de chaque porteur de charge(S/m), Cj densité
de porteurs de type j (m -3 ), Zj nombre de charge électronique e ( C ) et µj mobilité des porteurs
de charges dans le solide (m 2 s -1 V -1 )
Mécanismes de transport des ions :
Le transport des ions est assuré par la présence de défauts dans le cristal. Les défauts
cristallins sont principalement des ruptures locales de la périodicité du cristal. Les plus
inévitables des défauts sont les surfaces libres. Les surfaces libres peuvent être représentées
par des marches atomiques et se créent soit lors de la cristallisation, soit par fracture ou
clivage. Elles empruntent un nombre fini de familles de plans cristallins. L’autre type de
défaut qui existe est le défaut ponctuel qui est une perturbation de la périodicité cristalline
dans le volume. Quatre types de défauts ponctuels peuvent être distingués :