Плазмова і імпульсна електроніка

Плазмова газорозрядна електроніка має справу з різними плазмовими процесами і з самими електронними приборами

• Плазмова електроніка

• Газорозрядна електроніка

• Газова електроніка

• Іонна електроніка

Імпульсна електроніка має справу з імпульсними процесами

• малопотужна електроніка ( 1Вт)

• електроніка середніх потужностей

• потужна електроніка (1-1000 кВт)

• надпотужна електроніка (1ГВт)

Плазмова електроніка є найстарішою частиною електронної техніки.

Поняття про плазму

Робочою речовиною є плазма газового розряду.

Плазма – це четвертий стан речовини після твердого, рідкого і газового стану. Плазма має мінімальну взаємодію між частинками.

В плазмі має місце сильна взаємодія між складовими частинами завдяки електричному полю, яке генерується цими частинками. Але ця взаємодія не приводить до стану який ми називаємо твердим тілом тому, що температура частинок плазми більша.Таким чином якщо нагрівати тверде тіло, то воно спочатку переходить в рідкий стан, потім газоподібний,а потім в плазму.

Під плазмою розуміють речовини які складаються з позитивних і негативних іонів, електронів та електромагнітного випромінювання, тобто фотонів, а також нейтральних атомних часток.

Параметри плазми

• Ступінь іонізації

Ступінь іонізації пропорційна числу атомів, що віддали або прийняли електрони, і найбільше залежить від температури.

де -- кількість заряджених частинок; -- загальна кількість частинок.

Повністю іонізована плазма

Слабоіонізована плазма

Рис 1. Залежність ступіню іонізації від температури

• Радіус Дебая (довжина Дебая), відстань на якому електричні поля екрануються за рахунок перерозподілу електронів:

Якщо , то іонізований газ – плазма.

Рис.2 Радіус Дебая

• квазінейтральність

Так як плазма є дуже хорошим провідником, електричні властивості мають важливе значення. Потенціалом плазми або потенціалом простору називають середнє значення електричного потенціалу в даній точці простору. У разі якщо в плазму внесено яке-небудь тіло, його потенціал в загальному випадку буде менше потенціалу плазми внаслідок виникнення дебаєвського шару. Такий потенціал називають плаваючим потенціалом. У зв’язку з хорошою електричної провідності плазма прагне екранувати всі електричні поля. Це призводить до явища квазінейтральності - щільність негативних зарядів з веикою точністю дорівнює щільності позитивних зарядів

Рівноважна і не рівноважна плазма

Якщо , то плазма рівноважна.

де – міра середньої теплової хаотичної енергії частинок.

Перепоною до виникнення рівноважної плазми є те, що електрони погано передають та отримують енергію тяжких частинок. Якщо тиск газу и концентрація газу великі, то рівноважний стан отримати можна. При атмосферному тиску також можна отримати рівноважні плазму.

Нерівноважна плазма

Коли щільність речовини і тиск газу великі, то зазвичай електрони перегріті.

Типові параметри:

(люмінесцентні лампи) – (10-50) К;

(люмінесцентні лампи) – 300 К;

Стан нерівноважної плазми часто зустрічається в приладах підвищеного тиску, або в тих випадках, коли присутній ефект відбору енергії важких частинок і електрони не можуть нагріти газ.

Термоядерна плазма – злиття ядер.

– температура, - концентрація.

Радіус Дебая змінюється від декількох мікрометрів до декількох мілліонів кілометрів.