Recombinarea si difuzia purtatorilor de sarcina

Recombinarea si difuzia purtatorilor de sarcina

Prin recombinare scade concentratia locala a purtatorilor de sarcina din gaz. Ea reprezinta un proces ce ingreuneaza dezvoltarea descarcarii. Recombinarea poate fi de doua feluri: electronica , cand un electron si un ion pozitiv se recombina dand un atom neutru sau ionica la recombinarea unui ion negativ cu unul pozitiv si rezulta doi atomi neutri. Cel mai probabil proces este cel de recombinare ionica (95% din cazuri).

Electronul avand viteza si mobilitate mare se afla prea putin timp in apropierea ionului pozitiv, deci probabilitatea de recombinare este redusa.

Electronii pot exista independent in gaz, insa cel mai adesea ei se ataseaza unei particule neutre, rezultand un ion negativ.

Posibilitatea atasarii electronului la moleculele neutre este conditionata de existenta, in atomii care constituie molecula, a unui nivel energetic liber, pe care sa cada electronul. Afinitatea moleculelor neutre pentru electroni e conditionata de energia de fuziune w₀ care poate fi absorbita sau eliberata in momentul fuziunii. Cand w₀ este energie eliberata ea este pozitiva si cand e energie absorbita este negativa . Gazele cu sunt gaze electronegative. Din aceasta grupa fac parte halogenii

Deoarece la formarea ionului negativ intr-un gaz electronegativ se elibereaza energie, atunci pentru extragerea electronilor din ionul negativ este necesar sa se consume energie din exterior. Din aceasta cauza ionii lor negativi sunt foarte stabili..

Modelul matematic simplificat al recombinarii ionice este urmatorul:

Se noteaza cu n₊ si n_- concentratiile ionilor pozitivi, respectiv negativi din gaz. Recombinarea este cu atat mai intensa cu cat concentratia locala este mai mare. Scaderea concentratiei in timp datorita recombinarii este proportionala cu concentratia locala a ionilor pozitivi si negativi:

, (2.5)

unde C este un coeficient de proportionalitate. Deoarece gazul este neutru din punct de vedere macroscopic se poate considera si relatia (2.5) devine:

(2.6)

Integrand ecuatia de mai sus:

, (2.7)

rezulta:

(2.8)

S-a considerat C = constant, ceea ce este valabil in campuri mai putin intense.

Pe langa miscarea particulelor in directia campului electric apare si o miscare perpendiculara pe aceasta directie. Spotul de particule isi mareste astfel diametrul, deci are loc un proces de difuzie. Difuzia apare in gaze din momentul in care descarcarea initiala se transforma in descarcare principala.