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RÉSUMÉ
Dans un contexte économique très largement concerné par les problèmes d’énergie, la recherche de nouvelles technologies se penche sur les propriétés physiques qui pourraient être utilisés pour fabriquer des générateurs sur des grandes plages de puissance. Il s'avère que les nanotechnologies bénéficient grandement au développement de ces systèmes thermoélectriques. Après une explication physique des phénomènes, l'article présente l’utilisation énergétique des phénomènes concernés au travers de deux cas : l’émission thermoélectrique et la thermoélectricité. Tout ces résultats laissent présager des améliorations spectaculaires du rendement des générateurs et refroidisseurs thermoélectriques.
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-
John STOCHKOLM
INTRODUCTION
Des résultats très récents montrent une activité de recherche et développement très intense qui laisse présager, au vu des résultats de laboratoires, des améliorations spectaculaires du rendement des générateurs et refroidisseurs thermoélectriques.
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3. Explication physique des phénomènes
Le lecteur intéressé par une étude détaillée classique pourra se reporter à de nombreux et excellents ouvrages à . Il nous a semblé plus profitable, dans le contexte de ce dossier, de dépasser cette approche pour envisager une description qualitative plus électronique, c'est-à-dire centrée sur l'électron, ce qui fait ressortir l'unité des phénomènes. Cette unité tient au fait que le porteur de charge électrique (électron ou trou) est aussi le porteur de chaleur et assure ainsi tout naturellement, et de façon très microscopique, le couplage thermoélectrique. Pour faciliter l'exposé (sans en réduire la généralité), nous nous limiterons toujours aux électrons qui sont les porteurs pour les métaux et les semi-conducteurs dopés n.
3.1 Importance du rapport k/e
Un électron de conduction, de charge − e, placé dans un potentiel V a une énergie électrique |eV|. De même dans un solide à la température T, cet électron aura une énergie thermique de l'ordre de kT, k étant la constante de Boltzmann. Ainsi, le rapport k/e donne le rapport d'échelle entre énergie thermique (kT) et énergie électrique (eV ). Ce rapport vaut :
( 1 )
3.2 Émission thermoélectronique
Dans un métal, les électrons de conduction,...
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Explication physique des phénomènes
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GERL (M.), ISSI (J.P.) - Traité des Matériaux. - Vol. 8, chap. 8, Presses polytechniques et universitaires romandes, Suisse (1995).
-
(2) - NOLAS (G.S.), SHARP (J.), GOLSMID (H.J.) - Thermoelectrics. - Springer, Material Sciences, vol. 45 (2001).
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(3) - Handbook of Thermoelectrics. - D.M. ROWE ed. CRC Press, London (1995).
-
(4) - DOBRETSOV (L.N.), GOMOYUNOVA (M.V.) - Emission electronics. - Israel Program for Scientific Translation, Jerusalem (1971).
-
(5) - Encyclopedia Universalis France. - Vol. 16, p. 45 (1974).
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(6) - FOURNIER (A.) - Électronique et radioélectricité générale. - Chap. 7, Delagrave Paris (1961).
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