شحنة الفضاء

📅 آخر تحديث: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 65 صور
الموسوعة الحرة

الشحنة الفضائية هي تفسير لمجموعة من الشحنات الكهربائية، حيث تُعامل الشحنة الكهربائية الزائدة على أنها سلسلة متصلة من الشحنات موزعة على منطقة من الفضاء (سواء كانت حجمًا أو مساحة) بدلاً من كونها شحنات نقطية منفصلة. ينطبق هذا النموذج عادةً عندما تنبعث حاملات الشحنة من منطقة ما في مادة صلبة؛ إذ يمكن لسحابة حاملات الشحنة المنبعثة أن تُشكّل منطقة شحنة فضائية إذا كانت منتشرة بشكل كافٍ، أو يمكن للذرات أو الجزيئات المشحونة المتبقية في المادة الصلبة أن تُشكّل منطقة شحنة فضائية.

تظهر تأثيرات الشحنة الفضائية بوضوح في الأوساط العازلة (بما في ذلك الفراغ )؛ أما في الأوساط عالية التوصيل، فتميل الشحنة إلى التعادل أو الحجب بسرعة . ويمكن أن تكون إشارة الشحنة الفضائية سالبة أو موجبة. ولعلّ هذه الحالة أكثر شيوعًا في المنطقة المحيطة بجسم معدني عند تسخينه حتى التوهج في الفراغ . وقد لاحظ توماس إديسون هذا التأثير لأول مرة في فتائل المصابيح الكهربائية ، حيث يُطلق عليه أحيانًا اسم تأثير إديسون . وتُعدّ الشحنة الفضائية ظاهرة مهمة في العديد من الأجهزة الإلكترونية التي تعمل في الفراغ والأجهزة الإلكترونية الصلبة .

سبب

التفسير الفيزيائي

عند وضع جسم معدني في فراغ وتسخينه حتى التوهج، تكون الطاقة كافية لتسبب انفصال الإلكترونات عن ذرات السطح وتكوين سحابة من الإلكترونات الحرة تحيط بالجسم المعدني. تُسمى هذه الظاهرة بالانبعاث الحراري . تكون السحابة الناتجة سالبة الشحنة، ويمكن جذبها إلى أي جسم قريب موجب الشحنة، مما يُنتج تيارًا كهربائيًا يمر عبر الفراغ.

يمكن أن تنتج الشحنة الفضائية عن مجموعة من الظواهر، ولكن أهمها هي:

  1. مزيج من كثافة التيار والمقاومة غير المتجانسة مكانيًا
  2. تأين الأنواع داخل العازل لتشكيل شحنة غير متجانسة
  3. حقن الشحنة من الأقطاب الكهربائية ومن تعزيز الإجهاد
  4. الاستقطاب في هياكل مثل أشجار الماء . "شجرة الماء" هو اسم يُطلق على شكل يشبه الشجرة يظهر في كابل عازل من البوليمر المشبع بالماء. [ 1 ] [ 2 ]

يُعتقد أنه في التيار المتردد ، تُطرد معظم الشحنات المحقونة عند الأقطاب الكهربائية خلال نصف دورة خلال النصف التالي، لذا فإن صافي توازن الشحنة في الدورة الواحدة يكاد يكون معدومًا. مع ذلك، يمكن احتجاز جزء صغير من الشحنات عند مستويات عميقة بما يكفي للاحتفاظ بها عند انعكاس المجال. من المتوقع أن تزداد كمية الشحنة في التيار المتردد بوتيرة أبطأ منها في التيار المستمر ، وأن تصبح قابلة للملاحظة بعد فترات زمنية أطول.

الشحنة غير المتجانسة والمتجانسة

تعني الشحنة غير المتجانسة أن قطبية الشحنة الفضائية معاكسة لقطبية القطب المجاور، بينما تمثل الشحنة المتجانسة الحالة المعاكسة. عند تطبيق جهد عالٍ، يُتوقع أن تُقلل الشحنة غير المتجانسة القريبة من القطب جهد الانهيار، بينما تزيده الشحنة المتجانسة. بعد انعكاس القطبية في ظروف التيار المتردد، تتحول الشحنة المتجانسة إلى شحنة فضائية غير متجانسة.

شرح رياضي

إذا كان الضغط في الفراغ القريب 10⁻⁶ ملم زئبق أو أقل، فإن الإلكترونات هي الوسيلة الرئيسية للتوصيل . كثافة تيار الانبعاث،ج{\displaystyle J}، من المهبط ، كدالة لدرجة حرارته الديناميكية الحرارية ،تي{\displaystyle T}في غياب الشحنة الفضائية، يتم تحديدها بواسطة قانون ريتشاردسون : ج=(1-ر~)أ0تي2هـ(-ϕكتي){\displaystyle J=(1-{\tilde {r}})A_{0}T^{2}e^{\left({\frac {-\phi }{kT}}\right)}} أين

  • أ0=4πهـمهـك2ح3≈1.2⋅106أ⋅م-2⋅ك-2={\textstyle A_{0}={\frac {4\pi em_{\mathrm {e} }k^{2}}{h^{3}}}\approx 1.2\cdot 10^{6}\mathrm {A{\cdot }m^{-2}{\cdot }K^{-2}} =}ثابت كيميائي لغاز الإلكترونات،
  • هـ=1.6⋅10-19 ج={\textstyle e=1.6\cdot 10^{-19}{\text{ C}}=}الشحنة الموجبة الأولية (أي مقدار شحنة الإلكترون)،
  • مهـ=9.11⋅10-31 كيلوغرام={\textstyle m_{e}=9.11\cdot 10^{-31}{\text{kg}}=}كتلة الإلكترون ،
  • ك=1.38⋅10-23 ج⋅ك-1={\textstyle k=1.38\cdot 10^{-23}{\text{ J}}\cdot {\text{K}}^{-1}=}ثابت بولتزمان ،
  • ح=6.62⋅10-34 ج⋅s={\textstyle h=6.62\cdot 10^{-34}{\text{ J}}\cdot {\text{s}}=}ثابت بلانك ،
  • ϕ={\textstyle \phi =}دالة شغل الكاثود ،
  • ر~={\textstyle {\tilde {r}}=}متوسط ​​معامل انعكاس الإلكترون.

يمكن أن يصل معامل الانعكاس إلى 0.105، ولكنه عادةً ما يكون قريبًا من 0.5. بالنسبة للتنغستن ، على سبيل المثال، (1-ر~)أ0=(0.6 ل 1.0)⋅106أ⋅م-2⋅ك-2{\textstyle (1-{\tilde {r}})A_{0}=(0.6{\text{ to }}1.0)\cdot 10^{6}\mathrm {A{\cdot }m^{-2}{\cdot }K^{-2}} }، وϕ=4.52هـV{\textstyle \phi =4.52{eV}}عند درجة حرارة 2500  درجة مئوية، يكون الانبعاث28207 أ⋅م-2{\textstyle 28207{\text{ A}}\cdot {m}^{-2}}.

يكون تيار الانبعاث المذكور أعلاه أكبر بكثير من التيار الذي تجمعه الأقطاب الكهربائية عادةً، باستثناء بعض الصمامات النبضية مثل المغنطرون التجويفي . وتُدفع معظم الإلكترونات المنبعثة من المهبط عائدةً إليه بفعل تنافر سحابة الإلكترونات المحيطة به. يُعرف هذا بتأثير الشحنة الفضائية . في حالة كثافات التيار العالية،ج{\displaystyle J}يتم تحديدها بواسطة معادلة تشايلد-لانغمير أدناه، بدلاً من معادلة الانبعاث الحراري أعلاه.

حدوث

الشحنة الفضائية خاصية متأصلة في جميع الصمامات المفرغة . وقد سهّلت هذه الخاصية، أو صعّبت، عمل مهندسي الكهرباء الذين استخدموا الصمامات في تصميماتهم. فعلى سبيل المثال، حدّت الشحنة الفضائية بشكل كبير من التطبيق العملي لمضخمات التريود ، مما أدى إلى ابتكارات أخرى مثل صمام التترود المفرغ .

من ناحية أخرى، كانت الشحنة الفضائية مفيدة في بعض تطبيقات الصمامات الإلكترونية لأنها تولد قوة دافعة كهربائية سالبة داخل غلاف الصمام، والتي يمكن استخدامها لإنشاء انحياز سالب على شبكة الصمام. ويمكن أيضًا تحقيق انحياز الشبكة باستخدام جهد شبكة مطبق بالإضافة إلى جهد التحكم. وهذا من شأنه تحسين تحكم المهندس ودقة التضخيم. وقد سمح ذلك بتصنيع صمامات الشحنة الفضائية لأجهزة راديو السيارات التي تتطلب جهد أنود 6 أو 12 فولت فقط (ومن الأمثلة النموذجية على ذلك 6DR8/EBF83 و6GM8/ECC86 و6DS8/ECH83 ​​و6ES6/EF97 و6ET6/EF98).

قد تتشكل الشحنات الفضائية داخل المواد العازلة أيضًا . فعلى سبيل المثال، عندما يبدأ الغاز القريب من قطب كهربائي عالي الجهد في الانهيار العازل ، تُحقن الشحنات الكهربائية في المنطقة المجاورة للقطب، مُشكّلةً مناطق شحنة فضائية في الغاز المحيط. كما قد تتشكل الشحنات الفضائية داخل المواد العازلة الصلبة أو السائلة التي تتعرض لإجهاد المجالات الكهربائية العالية . غالبًا ما تُعدّ الشحنات الفضائية المحتجزة داخل المواد العازلة الصلبة عاملًا مساهمًا في فشل العزل الكهربائي في كابلات الطاقة عالية الجهد والمكثفات.

في فيزياء أشباه الموصلات، تُستخدم طبقات الشحنة الفضائية المستنفدة من حاملات الشحنة كنموذج لشرح سلوك التقويم للوصلات p-n وتراكم الجهد في الخلايا الكهروضوئية .

التيار المحدود بشحنة الفضاء

في الفراغ (قانون الطفل)

رسم بياني يوضح قانون تشايلد-لانغمير. S و d ثابتان ويساويان 1.

ينص قانون تشايلد ، الذي اقترحه كليمنت د. تشايلد لأول مرة عام 1911، على أن التيار المحدود بشحنة الفضاء (SCLC) في ثنائي فراغي متوازي المستويات يتناسب طرديًا مع ثلاثة أنصاف أس جهد المصعدV{\displaystyle V}وعكسياً كمربع المسافةد{\displaystyle d}فصل الكاثود والأنود. [ 3 ]

بالنسبة للإلكترونات، كثافة التيارج{\displaystyle J}(أمبير لكل متر مربع) يُكتب كالتالي: ج=أناS=4ε092هـمهـV3/2د2.{\displaystyle J={\frac {I}{S}}={\frac {4\varepsilon _{0}}{9}}{\sqrt {\frac {2e}{m_{\mathrm {e} }}}}{\frac {V^{3/2}}{d^{2}}}.} أينأنا{\displaystyle I}هو تيار المصعد وS{\displaystyle S}مساحة سطح المصعد الذي يستقبل التيار؛هـ{\displaystyle e}هي مقدار شحنة الإلكترون ومهـ{\displaystyle m_{\mathrm {e} }}كتلتها. تُعرف هذه المعادلة أيضًا باسم "قانون القوة ثلاثة أنصاف" أو قانون تشايلد-لانغمير. اشتق تشايلد هذه المعادلة في الأصل لحالة الأيونات الذرية، التي تتميز بنسب شحنة إلى كتلة أصغر بكثير. نشر إيرفينغ لانغمير تطبيقها على تيارات الإلكترونات في عام 1913، ووسعها لتشمل حالة الكاثودات والأنودات الأسطوانية. [ 4 ]

تخضع صحة المعادلة للافتراضات التالية:

  1. تنتقل الإلكترونات بشكل باليستي بين الأقطاب الكهربائية (أي بدون تشتت).
  2. في المنطقة الواقعة بين الأقطاب الكهربائية، تكون الشحنة الفضائية لأي أيونات ضئيلة.
  3. تكون سرعة الإلكترونات صفراً عند سطح الكاثود.

إن افتراض عدم وجود تشتت (نقل باليستي) هو ما يجعل تنبؤات قانون تشايلد-لانغمير مختلفة عن تنبؤات قانون موت-غورني. يفترض القانون الأخير نقلًا انجرافيًا مستقرًا، وبالتالي تشتتًا قويًا.

تم تعميم قانون تشايلد بشكل أكبر بواسطة بوفورد ر. كونلي في عام 1995 لحالة السرعة غير الصفرية على سطح الكاثود بالمعادلة التالية: [ 5 ]

أنا=2ε0م9qد2(νأولي3/2-(νأولي2+2qVم)3/4)2{\displaystyle {I}={\frac {2\varepsilon _{0}m}{9qd^{2}}}\left(\nu _{\text{initial}}^{3/2}-\left(\nu _{\text{initial}}^{2}+{\frac {2qV}{m}}\right)^{3/4}\right)^{2}}

أينνأولي{\displaystyle \nu _{\text{initial}}}هي السرعة الابتدائية للجسيم. وتُختزل هذه المعادلة إلى قانون تشايلد في الحالة الخاصة لـνأولي{\displaystyle \nu _{\text{initial}}}يساوي صفرًا.

في السنوات الأخيرة، تم تنقيح نماذج مختلفة من تيار سرطان الرئة ذي الخلايا الصغيرة كما ورد في ورقتين بحثيتين استعراضيتين. [ 6 ] [ 7 ]

في أشباه الموصلات

في أشباه الموصلات والمواد العازلة، يتسبب المجال الكهربائي في وصول الجسيمات المشحونة، الإلكترونات، إلى سرعة انجراف محددة موازية لاتجاه المجال. يختلف هذا عن سلوك الجسيمات المشحونة الحرة في الفراغ، حيث يُسرّع المجال الجسيم. معامل التناسب بين مقادير سرعة الانجراف،v{\displaystyle v}والمجال الكهربائي،هـ{\displaystyle {\mathcal {E}}}، ويُطلق عليه اسم التنقلμ{\displaystyle \mu }: v=μهـ{\displaystyle v=\mu {\mathcal {E}}}

نظام الانجراف (قانون موت-جورني)

لا ينطبق قانون تشايلد الخاص بتيار محدود بشحنة الفضاء، والذي ينطبق على ثنائي فراغي، بشكل عام على أشباه الموصلات/العوازل في جهاز أحادي الناقل، ويتم استبداله بقانون موت-جورني. بالنسبة لشريحة رقيقة من مادة ذات سمكل{\displaystyle L}، محصورة بين وصلتين أوميتين انتقائيتين، كثافة التيار الكهربائي،ج{\displaystyle J}، المتدفق عبر اللوح يتم إعطاؤه بواسطة: [ 8 ] [ 9 ]ج=98εμV2ل3،{\displaystyle J={\frac {9}{8}}\varepsilon \mu {\frac {V^{2}}{L^{3}}},} أينV{\displaystyle V}هو الجهد الكهربائي الذي تم تطبيقه عبر البلاطة وε{\displaystyle \varepsilon }هي سماحية المادة الصلبة. يقدم قانون موت-جورني رؤية بالغة الأهمية حول انتقال الشحنة عبر أشباه الموصلات النقية، وتحديدًا أنه لا يُتوقع أن يزداد تيار الانجراف خطيًا مع الجهد المطبق، أي وفقًا لقانون أوم ، كما هو متوقع من انتقال الشحنة عبر المعادن أو أشباه الموصلات عالية التشويب. وبما أن الكمية المجهولة الوحيدة في قانون موت-جورني هي حركة حاملات الشحنة،μ{\displaystyle \mu }تُستخدم هذه المعادلة عادةً لوصف نقل الشحنة في أشباه الموصلات النقية. مع ذلك، ينبغي توخي الحذر عند استخدام قانون موت-جورني لوصف أشباه الموصلات غير المتبلورة، وكذلك أشباه الموصلات التي تحتوي على عيوب و/أو وصلات غير أومية، حيث ستُلاحظ انحرافات كبيرة في كلٍ من مقدار التيار واعتماده على قانون القوة بالنسبة للجهد. في هذه الحالات، لا يُمكن استخدام قانون موت-جورني بسهولة للوصف، ويجب استخدام معادلات أخرى تأخذ في الحسبان العيوب و/أو الحقن غير المثالي.

أثناء اشتقاق قانون موت-جورني، يجب وضع الافتراضات التالية:

  1. يوجد نوع واحد فقط من حاملات الشحنة، أي الإلكترونات أو الفجوات فقط.
  2. لا تمتلك المادة موصلية جوهرية، ولكن يتم حقن الشحنات فيها من أحد الأقطاب الكهربائية ويتم التقاطها بواسطة القطب الآخر.
  3. قدرة الناقل على الحركة،μ{\displaystyle \mu }، والسماحية الكهربائية،ε{\displaystyle \varepsilon }، ثابتة في جميع أنحاء العينة.
  4. لا يحد من التدفق الحالي الفخاخ أو الاضطراب الطاقي.
  5. لا يعود السبب الرئيسي للتيار الحالي إلى تعاطي المنشطات.
  6. المجال الكهربائي عند قطب حقن الشحنة يساوي صفرًا، مما يعني أن التيار يخضع للانجراف فقط.

الاشتقاق

لنفترض وجود بلورة بسمكل{\displaystyle L}يحمل تيارًا كهربائيًاج{\displaystyle J}. يتركهـ(x){\displaystyle E(x)}ليكن المجال الكهربائي على مسافةx{\displaystyle x}من السطح، ون(x){\displaystyle n(x)}عدد الإلكترونات لكل وحدة حجم. ثم يُعطى التيار بمساهمتين، إحداهما ناتجة عن الانجراف والأخرى ناتجة عن الانتشار: ج=هـنμهـ-دهـدندx،{\displaystyle J=en{\mu }E-De{\frac {dn}{dx}},}

متىμ{\displaystyle {\mu }}هي قابلية حركة الإلكترونات ود{\displaystyle D}معامل الانتشار. تعطي معادلة لابلاس للحقل ما يلي: دهـدx=هـنε.{\displaystyle {\frac {dE}{dx}}=e{\frac {n}{\varepsilon }}.}

وبالتالي، القضاء علىن{\displaystyle n}لدينا: ج=εμهـدهـدx-εدد2هـدx2.{\displaystyle J={\varepsilon }{\mu}E{\frac {dE}{dx}}-\varepsilon D{\frac {d^{2}E}{dx^{2}}}.}

بعد التكامل، باستخدام علاقة أينشتاين وإهمالدهـدx{\textstyle {\frac {dE}{dx}}}المصطلح الذي نحصل عليه للمجال الكهربائي: هـ=2جεμ(x+x0)،{\displaystyle E={\sqrt {{\frac {2J}{\varepsilon \mu }}(x+x_{0})}},} أينx0{\displaystyle x_{0}}ثابت. يمكن إهمالدهـدx{\textstyle {\frac {dE}{dx}}}مصطلح لأننا نفترض ذلكدهـدx∼هـل{\textstyle {\frac {dE}{dx}}\sim {\frac {E}{L}}}وكتيدهـدx≪هـهـ2{\textstyle KT{\frac {dE}{dx}}\ll eE^{2}}.

منذ ذلك الحينx=0{\displaystyle x=0}،ن=ن0{\displaystyle n=n_{0}}لدينا:

وبناءً على ذلك، فإن الانخفاض المحتمل عبر البلورة هو:

باستخدام ( ⁎ ) و( ⁎⁎ ) يمكننا كتابةج{\displaystyle J}من ناحيةV{\displaystyle V}. للصغارV{\displaystyle V}،ج{\displaystyle J}صغير وx0≪ل{\displaystyle x_{0}\ll L}، لهذا السبب:

وبالتالي يزداد التيار مع مربعV{\displaystyle V}. للأحجام الكبيرةV{\displaystyle V}،x0≫ل{\displaystyle x_{0}\gg L}ونحصل على: ج=12هـμن0Vل.{\displaystyle J={\frac {1}{2}}{\frac {e\mu n_{0}V}{L}}.}

كمثال تطبيقي، يمكن حساب التيار المستقر المحدود بشحنة الفضاء عبر قطعة من السيليكون النقي ذات قابلية حركة حاملات الشحنة 1500 سم²  / فولت.ثانية، وثابت عزل نسبي 11.9، ومساحة 10⁻⁸ سم² ، وسماكة 10⁻⁴ سم ، باستخدام حاسبة إلكترونية، ليبلغ 126.4 ميكروأمبير عند 3 فولت. تجدر الإشارة إلى أنه لكي تكون هذه الحسابات دقيقة، يجب افتراض جميع النقاط المذكورة أعلاه.    

في حالة كون نقل الإلكترون/الفجوة محدودًا بحالات الفخ على شكل ذيول أسية تمتد من حواف نطاق التوصيل/التكافؤ، نت=شمالتكبتيجخبرة⁡(-هـكبتيج)،{\displaystyle n_{\mathrm {t} }={\frac {N_{\mathrm {t} }}{k_{\mathrm {B} }T_{\mathrm {c} }}}\exp \left(-{\frac {E}{k_{\mathrm {B} }T_{\mathrm {c} }}}\right),} يتم إعطاء كثافة تيار الانجراف بواسطة معادلة مارك-هيلفريش، [ 10 ]ج=q1-ℓμشمالهـوو(εرε0ℓشمالت(ℓ+1))ℓ(2ℓ+1ℓ+1)ℓ+1Vℓ+1ل2ℓ+1{\displaystyle J=q^{1-\ell }{\mu }{N_{\mathrm {eff} }}\left({\frac {\varepsilon _{\mathrm {r} }\varepsilon _{0}\ell }{N_{\mathrm {t} }(\ell +1)}}\right)^{\ell }\left({\frac {2\ell +1}{\ell +1}}\right)^{\ell +1}{\frac {{V}^{\ell +1}}{{L}^{2\ell +1}}}} أينq{\displaystyle q}هي الشحنة الأولية ،ℓ=كبتيج/كبتي{\displaystyle \ell =k_{\mathrm {B} }T_{\mathrm {c} }/k_{\mathrm {B} }T}معكبتي{\displaystyle k_{\mathrm {B} }T}باعتبارها الطاقة الحرارية،شمالهـوو{\displaystyle N_{\mathrm {eff} }}هي الكثافة الفعالة لحالات نوع حامل الشحنة في أشباه الموصلات، أي إماهـج{\displaystyle E_{\mathrm {C} }}أوهـV{\displaystyle E_{\mathrm {V} }}، وشمالت{\displaystyle N_{\mathrm {t} }}هي كثافة المصيدة.

نظام الجهد المنخفض

في حالة تطبيق انحياز صغير جدًا عبر جهاز الناقل الأحادي، يتم إعطاء التيار بواسطة: [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]ج=4π2كبتيqμεVل3.{\displaystyle J=4{\pi }^{2}{\frac {k_{\mathrm {B} }T}{q}}\mu \varepsilon {\frac {V}{L^{3}}}.}

لاحظ أن المعادلة التي تصف التيار في نظام الجهد المنخفض تتبع نفس مقياس السماكة الذي يتبعه قانون موت-جورني،ل-3{\displaystyle L^{-3}}، ولكنه يزداد خطيًا مع الجهد المطبق.

أنظمة التشبع

عند تطبيق جهد كبير جدًا عبر أشباه الموصلات، يمكن أن ينتقل التيار إلى نظام التشبع.

في نظام تشبع السرعة، تأخذ هذه المعادلة الشكل التالي ج=2εvVل2{\displaystyle J=2\varepsilon v{\frac {V}{L^{2}}}}

لاحظ الاختلاف في اعتمادج{\displaystyle J}علىV{\displaystyle V}بين قانون موت-جورني والمعادلة التي تصف التيار في نظام تشبع السرعة. في الحالة الباليستية (بافتراض عدم وجود تصادمات)، تأخذ معادلة موت-جورني شكل قانون تشايلد-لانغمير الأكثر شيوعًا.

في نظام تشبع حاملات الشحنة، يُعطى التيار المار عبر العينة بالعلاقة التالية: ج=qμشمالهـووVل{\displaystyle J=q\mu N_{\mathrm {eff} }{\frac {V}{L}}} أينشمالهـوو{\displaystyle N_{\mathrm {eff} }}هي الكثافة الفعالة لحالات نوع حامل الشحنة في أشباه الموصلات.

صوت إطلاق النار

تميل الشحنة الفضائية إلى تقليل ضوضاء الطلقات . [ 14 ] تنشأ ضوضاء الطلقات من وصول الشحنات المنفصلة بشكل عشوائي؛ وينتج عن التباين الإحصائي في وصولها ضوضاء الطلقات. [ 15 ] تُولّد الشحنة الفضائية جهدًا يُبطئ حاملات الشحنة. على سبيل المثال، يتباطأ الإلكترون المقترب من سحابة من الإلكترونات الأخرى بسبب قوة التنافر. كما يزيد تباطؤ حاملات الشحنة من كثافة الشحنة الفضائية والجهد الناتج. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للجهد الناتج عن الشحنة الفضائية أن يقلل من عدد حاملات الشحنة المنبعثة. [ 16 ] عندما تحدّ الشحنة الفضائية من التيار، يتم تنعيم وصول حاملات الشحنة العشوائي؛ ويؤدي انخفاض التباين إلى تقليل ضوضاء الطلقات. [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مورو، إي.؛ مايو، سي.؛ لوران، سي.؛ بوديه، أ. (فبراير 1993)، "الخصائص الهيكلية لأشجار الماء في كابلات الطاقة وعينات المختبر"، معاملات IEEE في العزل الكهربائي ، 28 (1)، IEEE: 54-64 ، doi : 10.1109/14.192240 ، ISSN 0018-9367 
  2. ↑ هينوي، بلاندين؛ مارجينيه، يواكيم؛ فرانسوا، آلان؛ بلاتبرود، جيرار؛ تيتس، إيفان؛ دي كليرك، كوينتين (يونيو 2009). أشجار المياه في كابلات XLPE متوسطة الجهد: اختبارات التقادم المعجلة لفترات قصيرة جدًا (ملف PDF) . المؤتمر الدولي العشرون لتوزيع الكهرباء (CIRED2009). براغ. ورقة بحثية رقم 1060.
  3. ↑ تشايلد، سي دي (1 مايو 1911). "تفريغ من أكسيد الكالسيوم الساخن". المراجعة الفيزيائية . السلسلة الأولى. 32 (5): 492-511 . رمز Bibcode : 1911PhRvI..32..492C . doi : 10.1103/PhysRevSeriesI.32.492 .
  4. ↑ لانغمير، إيرفينغ (1913). "تأثير الشحنة الفضائية والغازات المتبقية على التيارات الحرارية في الفراغ العالي" . مجلة Physical Review . 2 (6): 450-486 . Bibcode : 1913PhRv....2..450L . doi : 10.1103/PhysRev.2.450 .
  5. ↑ كونلي، بوفورد راي (مايو 1995). "استخدام الغاز المحيط كوقود للدفع الكهربائي في المدار الأرضي المنخفض" (ملف PDF) . رسالة ماجستير، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كامبريدج، ماساتشوستس : الصفحة 24، المعادلة 3.43 – عبر dspace.mit.edu.
  6. ↑ ب. تشانغ، أ. فالفيلز، ل. ك. أنغ، ج. و. لوغنسلاند، و ي. ي. لاو (2017). "مئة عام من فيزياء الثنائيات" . مراجعات الفيزياء التطبيقية . 4 (1): 011304. رمز Bibcode : 2017ApPRv...4a1304Z . doi : 10.1063/1.4978231 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  7. ↑ ب. تشانغ، ي. س. أنغ، أ. ل. غارنر، أ. فالفيلز، ج. ل. لوغنسلاند، و ل. ك. أنغ (2021). "التيار المحدود بشحنة الفضاء في الثنائيات النانوية: التأثيرات الباليستية والتصادمية والديناميكية". مجلة الفيزياء التطبيقية . 129 (10) 100902. Bibcode : 2021JAP...129j0902Z . doi : 10.1063/5.0042355 . hdl : 20.500.11815/2643 . S2CID 233643434 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  8. ↑ موت، نيفيل ف.؛ جورني، ر.و. (1940). العمليات الإلكترونية في البلورات الأيونية، الطبعة الأولى . مطبعة جامعة أكسفورد .
  9. ↑ مورغاترويد، بي إن جيه (1970). "نظرية التيار المحدود بشحنة الفضاء المعزز بتأثير فرينكل". مجلة الفيزياء د . 3 (2) 308: 151. Bibcode : 1970JPhD....3..151M . doi : 10.1088/0022-3727/3/2/308 . S2CID 250765910 . 
  10. ↑ مارك، ب.؛ هيلفريش، و. (1962). "التيارات المحدودة بشحنة الفضاء في البلورات العضوية". مجلة الفيزياء التطبيقية . 33 (1): 205-215 . Bibcode : 1962JAP....33..205M . doi : 10.1063/1.1728487 .
  11. ↑ دي ليفي، ر.؛ سيداه، ن. ج.؛ موريرا، هـ. (1972). "نقل أيونات من نوع واحد عبر الأغشية الرقيقة". مجلة بيولوجيا الأغشية . 10 (2): 171-192 . doi : 10.1007/BF01867852 . PMID 4669446. S2CID 33548484 .  
  12. ↑ فان مينسفورت، س.؛ كوهورن، ر. (2008). "تأثير الاضطراب الغاوسي على اعتماد كثافة التيار على الجهد في الأجهزة ذات البنية الشطيرية القائمة على أشباه الموصلات العضوية" . مجلة Physical Review B. 78 ( 8): 085207(16). Bibcode : 2008PhRvB..78h5207V . doi : 10.1103/PhysRevB.78.085207 .
  13. ↑ روهر، جيه إيه؛ كيرتشارتز، تي؛ نيلسون، جيه (2017). "حول التفسير الصحيح لنظام الجهد المنخفض في الأجهزة أحادية الناقل الجوهرية". مجلة الفيزياء: المادة المكثفة . 29 (20): 205901. رمز Bibcode : 2017JPCM...29t5901R . doi : 10.1088 / 1361-648X/aa66cc . PMID 28294108. S2CID 46817172 .  
  14. ↑ تيرمان، فريدريك إيمونز ( 1943)، دليل مهندسي الراديو ( الطبعة الأولى)، نيويورك: ماكجرو هيل، الصفحات 286-294  
  15. 1 2 تيرمان 1943 ، ص 292-293 
  16. ^ تيرمان 1943 ، ص 286-287 
  17. ↑ فرانشيتي، ج.؛ تشورني، أ.؛ هوفمان، إ.؛ باير، و.؛ بيكر، ف.؛ فورك، ب.؛ جياكوميني، ت.؛ كيرك، م.؛ موهيت، ت.؛ أوميت، س.؛ بارفينوفا، أ.؛ شوت، ب. (19-11-2010). "تجربة على عبور الرنين غير الخطي المدفوع بشحنة الفضاء في مسرع أيوني" . مجلة Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams . 13 (11) 114203. Bibcode : 2010PhRvS..13k4203F . doi : 10.1103/PhysRevSTAB.13.114203 .
  18. ↑ فيراريو، م.؛ ميغليوراتي، م.؛ بالومبو، ل. (2016-01-20)، تأثيرات الشحنة الفضائية ، arXiv : 1601.05214 ، doi : 10.5170/CERN-2014-009.331 ، تاريخ الاسترجاع : 2025-07-17
  • ستار، أ. ت. (1958)، الاتصالات السلكية واللاسلكية (  الطبعة الثانية)، لندن: دار نشر السير إسحاق بيتمان وأولاده المحدودة
  • كويلو، ر. (1979)، فيزياء العوازل للمهندس ، أمستردام: دار النشر العلمية إلسيفير.