Диффузия и дрейф заряженных частиц. Соотношение Эйнштейна.

Двуполярная диффузия

В газовых разрядах формируются потоки заряженных частиц. Существуют некоторые макрохарактеристики:

· Продольное и поперечное распространение электоронов (е)

· Эффективность упругого и неупругого столкновений.

Существуют причины возникновения направленных потоков заряженных е:1.внешнее электр.поле(ЭП), которое вызывает дрейфовый ток. 2. Есть градиент n (концентрации)=> возникновение диффузионного потока: Ф=-Д▼n

через поверхность S – результирующий поток. Берем 2 участка≡ с размерами порядка длины свободного пробега.

Д= ;-считается грубой оценкой. υ-средняя тепловая скорость частиц. Дрейфовое движение-движение под действием ЭП=>его поток частиц представляется: Ф=n*U

n-концентрация; U-υ напряжения движения частиц.

Если поле слабое: υ_ч<υ_поля_.Частица двигается хаотично на длине свободного пробега, приобретает доп. υ:оцениваем способность част.ускоряться в поле: l=; a= ускоряется част.под действием внешнего ЭП. Средняя υ(U): U= где ∆t= время равнод. Движения. U= * * ; U=bE –подвижность поля, bE=1eEλ/2mυ =>b=1eλ/2mυ;

b,D-возникновение напр-х потоков. Если взять разные частицы в газе, то в b_e тяж.частицы υ теплового движ. е υ тяж.час. Если в процессе формирования потока принимают участие частицы разного знака, то это двуполярная диффузия.

получаем градиент концентрации из-за этого привозникновении е и U они должны разбегаться на большие рас-ия. вследствии этого возникает ЭП, оно начинает тормозить е и ускоряет движение U => возникает сумма (поток с одной стороны градиента концентрации, с другой стороны дифф. Поток) =>

j_e=-j_p -плотности e и p должны уравняться.

Е=(▼n/n)*(De-Dp)/(be+bp)); для опр-я Е в т/д равновесии. Где▼n=▼n_е=▼n_р; j_p=eФ, Ф=-_Dp▼n –поток одних частиц. Если t_e t_p на 2 порядка Ф=-D_p*100▼n. Если имеем разные температуры p и e, то диффузия может увеличиться в 2 раза. В плазме двуполярная диф-я приводит: -возникае разностное ЭП, которое будет влиять на баланс заряженных частиц. –чем выше плотность плазмы, тем больше разряд: между плазмой и стенкой существует холодный газ, который тормозит двупол.диффузию.