ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД


ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД
ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД

       
(объемный заряд), электрич. заряд, рассредоточенный по нек-рому объёму. П. з. определяет пространств. распределение электрич. потенциала и напряжённости электрич. поля. Для возникновения П. з. концентрации положит. и отрицат. носителей заряда (напр., ионов и эл-нов в плазме) не должны быть равны. Плотность П. з. r=eSZini (ni — концентрация, eZi— заряд носителей сорта i). Т. к. образование объёмной статически равновесной системы из свободных зарядов невозможно (см. ИРНШОУ ТЕОРЕМА), появление П. з. обычно связано с прохождением электрич. тока. П. з. образуются вблизи электродов при прохождении тока через электролит, на границе двух ПП с различной (электронной или дырочной) проводимостью, в вакууме вблизи эмитирующего эл-ны катода, в газовом разряде вблизи электродов, стенок. Возникновению П. з. способствует различие коэфф. диффузии носителей заряда разных знаков. Поля, создаваемые П. з., в свою очередь определяют мн. важные св-ва газового разряда (развитие разряда во времени, образование стримеров и пр.), явлений в плазме (плазменные колебания и волны) и в ПП. Вследствие влияния П. з. плотность тока при движении эл-нов в вакууме с нулевой нач. скоростью на катоде меняется по закону «трёх вторых» (см. ЛЕНГМЮРА ФОРМУЛА). Решение аналогичной задачи для положит. ионов в газе зависит от характера движения ионов. Т. к. r есть алгебраич. сумма зарядов разных знаков, они могут частично или полностью компенсировать П. з. Примеры: плазма с почти равными концентрациями эл-нов и ионов и прикатодная область в дуговом разряде, где в результате такой компенсации катодное падение потенциала невелико и почти не зависит от тока.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД

(объёмный заряд) - электрич. заряд q, распределённый в объёме V так, что его плотность r = dq/dV конечна. П. з. определяет пространственное распределение потенциала f и напряжённости поля E согласно Пуассона уравнению, к-рое для среды с постоянной диэлектрич. проницаемостью e можно записать так: Df = divE =-4pr/e. П. з. образуется, когда локальные концентрации положит. и отрицат. носителей заряда взаимно не компенсируются, а это в свою очередь связано с различием в механизмах образования заряж. частиц разного знака и различием в скоростях ухода таких частиц на границы объёма. Плотность П. з. r = eSZini, где ni -· концентрация и Zie - заряд носителей данного i'-го сорта; Zi имеет знак носителя, так что для электрона или одновалентного отрицат. иона Z =-1.

Поскольку свободные электрич. заряды не могут образовать объёмную статически равновесную систему (см. Ирншоу теорема), реальные условия возникновения П. з. связаны обычно с процессом прохождения тока. П. з. образуются вблизи электродов при прохождении тока через электролит, на границе двух полупроводников с разл. проводимостью, в вакууме вблизи эмитирующего электроны катода, в газовом разряде вблизи электродов, стенок, в местах с резким изменением поперечного сечения. Образованию П. з. способствует наличие в среде носителей заряда с разными коэф. диффузии. Напр., в плазме большой коэф. диффузии электронов по сравнению с положит. ионами приводит к возникновению избыточного положит. заряда и, как следствие,- направленного из плазмы поля. Под действием этого поля диффузия электронов замедляется, в результате макроскопич. диффузионные потоки ионов и электронов выравниваются (амбиполярная диффузия). П. з. экранирует и внешнее электрич. поле, приложенное к плазме, препятствуя его проникновению в плазму. Вследствие такой экранировки характерная глубина проникновения электрич. поля в плазму порядка дебаевского радиуса экранирования. Этот эффект определяет также значение диэлектрической проницаемости плазмы, к-рое меньше соответствующего значения в вакууме.

Образование П. з. определяет распределение потенциала и вид вольт-амперных характеристик при прохождении тока в вакууме и отд. областях газового разряда. Плотность П. з. зависит от плотностей тока ji и скоростей ui соответствующих носителей заряда. Т. к. ток направлен от большего потенциала к меньшему, то, понимая под ji абс. величину плотности тока и учитывая знак ui, можно написать r = -Sji/ui. При движении электронов в вакууме с нулевой нач. скоростью на катоде скорость ui задаётся пройденной разностью потенциалов, так что для одномерной задачи

4016-80.jpg


где т- масса электрона. Интегрирование этого ур-ния при нач. условиях f = 0 и E =0 при x =0 приводит к зависимости f4016-81.jpgи к вольт-амперной характеристике, определяемой "законом 3/2" (см. Ленгмюра формула).

Решение аналогичной задачи для положит. ионов в газе зависит от характера движения ионов (см. Под-вижностъ электронов и ионов). В слабых полях и 4016-82.jpgE в сильных и 4016-83.jpg В первом случае получается j4016-85.jpg , во втором j 4016-86.jpg. Поля, создаваемые П. з. в газе, определяют многие важные свойства разряда (временной ход развития разряда, образование стримеров, плазменные колебания и пр.). Образование П. з. влияет на нарастание электронной лавины, распространяющейся в газе высокого давления. В этом случае при превышении определённого числа зарядов в лавине (~106) П. з. ионов, поле к-рого направлено противоположно внеш. электрич. полю, частично экранирует его и тем самым снижает эффективность размножения носителей в лавине и уменьшает скорость её распространения (см. Лавина электронная).

П. з., возникающий при распространении пучка электронов через вакуум, служит причиной угл. расходимости пучка. В результате магн. взаимодействия электронов пучка эффект расходимости с ростом энергии электронов пучка уменьшается. При распространении электронного пучка в газе расходимость также уменьшается в связи с экранирующим действием П. з. положит. ионов.

Поскольку r определяется алгебраич. суммой зарядов разных носителей, наличие в объёме зарядов противоположных знаков может привести к частичной или полной компенсации П. з. Примерами могут служить плазма, в к-рой концентрации ионов и электронов почти равны, и прикатодная область в разряде с накалённым катодом, где положит. ионы практически компенсируют заряд электронов, благодаря чему падение потенциала в таком разряде невелико и почти не зависит от тока.

Ур-ние Пуассона, применяющееся в указанных выше случаях, предполагает, что П. з. распределён непрерывно по всему рассматриваемому объёму. В действительности поле П. з. складывается из полей отд. носителей. Поэтому приведённые зависимости f и E есть величины, усреднённые для областей, линейные размеры к-рых велики по сравнению со средним расстоянием между носителями, т. е. с длиной порядка 4016-87.jpg . Хаотически меняющиеся во времени локальные поля должны вычисляться непосредств. наложением полей отд. носителей с учётом их статистич. распределения.

Лит.: Капцов H" А., Электрические явления в газах и вакууме, 2 изд., М.- Л., 1950; Ретер Г., Электронные лавины и пробой в газах, пер, с англ., М., 1968; Лозан-ский Э. Д., Фирсов О. Б., Теория искры, М., 1975; Pайзер Ю. П., Физика газового разряда, М., 1987.

Л. А. Сена, А., В. Елецкий,

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД" в других словарях:

  • Пространственный заряд — Пространственный заряд  распределенный нескомпенсированный электрический заряд одного знака. Пространственные заряды возникают в вакуумных и газоразрядных лампах в пространстве между электродами, а также в неоднородных областях… …   Википедия

  • ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД — (3) …   Большая политехническая энциклопедия

  • ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД — (объемный заряд) суммарный электрический заряд свободных электронов и ионов в газе или вакууме. Появление пространственного заряда обычно связано с прохождением электрического тока …   Большой Энциклопедический словарь

  • пространственный заряд — объёмный заряд — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы объёмный заряд EN space chargespatial… …   Справочник технического переводчика

  • пространственный заряд — (объёмный заряд), электрический заряд, распределённый по некоторому объёму так, что его плотность конечна. Возникновение пространственного заряда обычно связано с прохождением электрического тока. * * * ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ЗАРЯД ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ… …   Энциклопедический словарь

  • пространственный заряд — erdvinis krūvis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektros krūvis, pasiskirstęs tam tikrame vakuumo, dujų, kietojo kūno ar kitokios terpės tūryje. atitikmenys: angl. space charge; volume charge; volumetric charge vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • пространственный заряд — erdvinis krūvis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Erdviniu krūvio tankiu apibūdinamas (elektros) krūvis. atitikmenys: angl. space charge; volume charge; volumetric charge vok. Raumladung, f; Volumenladung, f; Volumladung …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • пространственный заряд — erdvinis krūvis statusas T sritis chemija apibrėžtis Laisvųjų krūvininkų el. krūvis erdvėje. atitikmenys: angl. space charge rus. объемный заряд; пространственный заряд …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • пространственный заряд — erdvinis krūvis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. space charge vok. Raumladung, f rus. пространственный заряд, m pranc. charge d’espace, f; charge spatiale, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Пространственный заряд —         объёмный заряд, электрический заряд, рассредоточенный по некоторому объёму. П. з. определяет пространственное распределение электрического Потенциала и напряжённости электрического поля (См. Напряжённость электрического поля). Для… …   Большая советская энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.