Lunghezza di Debye

In fisica, la lunghezza di Debye è la distanza spaziale entro la quale le cariche elettriche mobili schermano il campo elettrico all'interno di un plasma o di altri insiemi di cariche, ovvero è la distanza entro la quale si verifica separazione di carica in modo significativo. Prende il nome dal fisico Peter Debye.

In fisica dei semiconduttori, la lunghezza di Debye è importante per definire l'estensione della regione di carica spaziale. Ad esempio nei MOSFET si mostra che il 50% della carica spaziale nel semiconduttore è situata all'interno $\sqrt{2}{L}_D$ dall'interfaccia $Si-Si{O}_2$.

Lunghezza di Debye in un plasma

In un plasma, la lunghezza di Debye è

${\lambda }_D=\sqrt{\frac{{\epsilon }_{0}k/q_e^2}{n_e/T_e+\sum _{ij}{j}^2{n}_{ij}/T_i}}$

dove

λ_D è la lunghezza di Debye,

ε₀ è la costante dielettrica del vuoto,

k è la costante di Boltzmann,

q_e è la carica unitaria,

T_e e T_i sono le temperature degli elettroni e degli ioni, rispettivamente,

n_e è la densità degli elettroni,

n_ij è la densità delle specie atomiche i, con carica ionica positiva jq_e

il termine ionico è spesso trascurato, dando

${\lambda }_D=\sqrt{\frac{{\epsilon }_{0}k{T}_e}{n_e{q}_e^2}}$

questo è valido solo nel caso di ioni più freddi rispetto agli elettroni.

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