Ambipolární difúze
Pod ambipolární difúzí se rozumí spojená, usměrněná difúze nositelů pozitivního a negativního náboje v usměrněném koncentračním gradientu. Jedná se o speciální případ difúze ve směsích volných nebo kvazi-volných částic s elektricky nabitými složkami a vyskytuje se zejména v plazmě .
Omezení na stacionární model plazmy s elektrony a jednoduše kladně nabitými ionty je dostatečné k vysvětlení procesu . Jejich koncentrace jsou odpovídajícím způsobem nebo .
Kvůli kvazi-neutralitě jsou přibližně stejné:
- .
Z toho vyplývá, že následující platí také pro koncentrační gradienty, které jsou nezbytnými předpoklady pro každou difúzi:
- .
Výsledkem je, že elektrony a ionty difundují ve stejném směru. Avšak díky své nižší hmotnosti a odpovídající vyšší tepelné rychlosti mají elektrony tendenci vyrovnávat svou koncentraci mnohokrát rychleji než ionty, takže platí difúzní koeficient
- .
To vytváří vesmírné náboje a odpovídající elektrická pole, která zpomalují elektrony a zrychlují ionty. V ustáleném stavu oba druhy difundují se stejnou proudovou hustotou částic ,
- ,
aby žádný náklad nebyl přepravován čistý.
Vzhledem k tomu, že koncentrační gradienty jsou také stejné, existuje společný difúzní koeficient, ambipolární difúzní koeficient . Abychom to určili, uvažuje se difúze pouze v jednom směru, například v případě jiskry v radiálním směru :
- ,
kde se pohyblivost jsou částic a jsou společné závislosti na intenzitě elektrického pole .
Vložení běžných velikostí a a odstranění má za následek
a po porovnání koeficientů s obecnou difúzní rovnicí ambipolární difúzní koeficient
- .
literatura
- Ulrich Stroth: Fyzika plazmatu : Fenomény , základy, aplikace . Vieweg 2011, ISBN 978-3-8348-1615-3 , omezený náhled v Google Book Search.