半導体用語集
デバイ長
英語表記:debye length
プラズマ内の電子とイオンの密度がほぼ等しくn₀であり、電子温度 Tₑ がイオン温度より十分高く、イオンは静止しているとみなせる場合を考える。このプラズマ中に平面 (x=0) 上に負電荷を一様に分布させたとする。熱運動している電子はこの電荷が作る電界 Ex(X) によって反発されるので、負電荷層の近傍は正電荷(正イオン)が過剰になる。その空間電荷密度をn(X)とすればポアソンの式は、下記式(1)と書ける。一方、電子の運動の式は電界による力と圧力による力がバランスするので、下記式(2)となり、上の二つの式からnを消去すると、下記式(3)をえる。この方程式の減衰解から、電界の強さは |Ex|∝ exp(-|x| /λᴅ) と与えられる。すなわち、下記式(4)の特性長 λᴅ をもって指数関数的に電界が減衰する。
この λᴅ をデバイ長(debye length)と呼び、プラズマ密度n₀と電子温度Tₑ によって決まる。上で考えた平面状の電荷に限らず、一般に外部電荷が作る電界はデバイ長の数倍程度の距離でプラズマがシールドしてしまうことが示される。
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