Плазмова електроніка.

Плазмова електроніка– це розділ електроніки, в якому вивчають процеси колективної взаємодії потоків заряджених часток з плазмою та іонізованим газом, що приводять до збудження в системі хвиль і коливань, а також використання ефектів такої взаємодії для створення приладів та пристроїв електроніки.

Плазма = квазінейтральний газ заряджених частинок.

Плазма (від грець. plasma — зліплене, оформлене), частково або повністю іонізований газ, в якому щільності позитивних та негативних зарядів практично однакові.

Термін «плазма» в фізиці був уведений у 1923 американськими вченими І.Ленгмюром і Л.Тонксом, що робили зондові вимірювання параметрів низькотемпературної газорозрядної плазми.

При достатньо сильному нагріванні будь-яка речовина випаровується, перетворюючись у газ. Якщо збільшити температуру, різко посилиться процес термічної іонізації (молекули газу почнуть розпадатися на їх атоми, які потім перетворяться в іони). Іонізація газу, крім того, може бути викликана його взаємодією з електромагнітним випромінюванням (фотоіонізація) або бомбардуванням газу зарядженими частинками.

Відмінність властивостей плазми від властивостей нейтральних газів:

1. Взаємодія частинок плазми між собою характеризується кулонівськими силами притягнення та відштовхування, що зменшуються із відстанню більш повільно, ніж сили взаємодії нейтральних частинок. Це означає, що взаємодія частинок у плазмі є не «парним», а «колективним» — одночасно взаємодіють друг з другом велика кількість частинок.

2. Електричні та магнітні поля сильно діють на плазму (у той же час як вони слабо діють на нейтральний газ), викликаючи появу у плазмі об’ємних зарядів і струмів та забезпечують ряд специфічних властивостей плазми.

Частково (не повністю) іонізована плазма– присутня значна кількість нейтральних атомів.

Заряджена (нейтральна) плазма– сумарний позитивний заряд частинок дуже відрізняється від сумарного негативного.

Електронно – діркова плазма у напівпровідниках.

Як правило розглядають квазінейтральну електрон-іонну плазму.

Густина: n – кількість електронів в одиниці об’єму.

Температура: Т – температура плазми в енергетичних одиницях.

m, р -- маса та імпульс електрона

«Квантовий» масштаб - довжини хвилі Де-Бройля

«Плазмовий» масштаб - відстань між частинками

Класична плазма:

Класична плазма: частинки можна розглядати як точкові заряди. l_n>>l_d-B

Вироджена плазма: суттєві квантово-механічні ефекти. l_n £ l_d-B

Ідеальна плазма: W_E <<W_k (потенційна енергія взаємодії частинок є малою в порівнянні з тепловою енергією)

W_E -- енергія кулонівської взаємодії;

W_k -- кінетична енергія частинок.

Макроскопічне відхилення від квазінейтральності приводить до появи електричного поля. В плазмі виникають подовжні коливання просторового заряду -- ленгмюрівсбкі хвилі. Наявність власних коливань є властивістю плазми.

Плазмова частота

Випромінювання плазми.