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ほ等しくno 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、
       

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、
    

となり、上の二つの式からnを消去すると、
    

をえる。この方程式の減衰解から、電界の強さは|Ex|∝ exp(ー|x||λD)と与えられる。すなわち、次式の特性長λDをもって指数関数的に電界が減衰する。

 
このλD をデバイ長(debye length)と呼び、プラズマ密度no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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