Пространственный заряд

Пространственный заряд, объёмный заряд, электрический заряд, рассредоточенный по некоторому объёму. П. з. определяет пространственное распределение электрического потенциала и напряжённости электрического поля. Для возникновения П. з. концентрации положительных и отрицательных носителей заряда (например, ионов и электронов в плазме) должны быть не равны. Плотность П. з. r = e SZ_in_i (n_i — концентрация, Z_i — заряд носителей сорта i, е — заряд электрона). Т. к. образование объёмной статически равновесной системы из свободных зарядов невозможно (см. Ирншоу теорема), появление П. з. обычно связано с прохождением электрического тока. П. з. возникают вблизи электродов при протекании тока через электролиты, на границе двух полупроводников с различной (электронной или дырочной) проводимостью, в вакууме в процессах электронной эмиссии и ионной эмиссии, в электрическом разряде в газах. Образованию П. з. способствует различие коэффициента диффузии D носителей заряда разных знаков. При движении электронов в вакууме с нулевой начальной скоростью на катоде плотность тока вследствие влияния П. з. меняется по т. н. закону трёх вторых (см. Ленгмюра формула). Решение аналогичной задачи для положительных ионов в газе зависит от характера движения ионов. Поля, создаваемые П. з., определяют многие важные свойства газового разряда (развитие разряда во времени, образование стримеров и др.), явлений в плазме (плазменные колебания и волны) и в полупроводниках. Т. к. r есть алгебраическая сумма зарядов разных знаков, они могут частично или полностью компенсировать П. з. Примеры: плазма с почти равными концентрациями электронов и ионов и прикатодная область в дуговом разряде, где в результате такой компенсации катодное падение потенциала невелико и почти не зависит от тока.

  Лит. см. при статьях Плазма, Полупроводники, Электрический разряд в газах.