碰撞電離英文解釋翻譯、碰撞電離的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 impact ionization; ionization by collision
【醫】 by collision ionization
分詞翻譯:
碰撞的英語翻譯:
collide; bump; hit; hurtle; knock up against
【化】 collision; impingement
【醫】 collision; interlocking
【經】 collision
電離的英語翻譯:
ionization
【化】 electric dissociation; electroionization; ionization
【醫】 electrolytic dissociation; ionization; ionize
專業解析
碰撞電離(Collisional Ionization)是指帶電粒子在電場加速下獲得足夠動能,與中性原子或分子發生非彈性碰撞時,導緻後者失去電子并形成自由載流子的物理過程。該現象廣泛存在于氣體放電、半導體器件及等離子體物理領域。
核心機制包含三個階段:
- 加速階段:電子或離子在強電場(通常>10⁶ V/m)中被加速至高于介質電離能的動能水平,符合能量守恒定律 $Ek = frac{1}{2}mv geq E{ionization}$;
- 碰撞傳遞:高能粒子與中性粒子碰撞時,通過庫侖相互作用轉移能量,引發目标粒子的電子躍遷;
- 電離産物:中性粒子失去電子後形成正離子,釋放的電子成為二次電子,可能引發鍊式反應(雪崩效應)。
應用領域覆蓋:
- 半導體器件:雪崩光電二極管(APD)利用該效應實現光電流倍增,信噪比提升達50倍(IEEE Transactions on Electron Devices, 2021);
- 高能物理:粒子探測器通過電離軌迹分析帶電粒子屬性(Springer Handbook of Atomic Physics);
- 等離子體生成:工業鍍膜設備中通過碰撞電離産生輝光放電等離子體。
量化模型采用Mathur電離系數公式:
$$
alpha = A cdot e^{-B/E}
$$
其中α為電離概率,E為電場強度,A、B為材料相關常數(Journal of Applied Physics, Vol.98)。該模型已通過蒙特卡羅模拟驗證,誤差範圍<5%。
參考文獻
- 王建華.《氣體放電與等離子體工程》,科學出版社,2018
- IEEE Xplore: Impact Ionization in Submicron Semiconductor Devices
- APS Physics: Collisional Processes Database
網絡擴展解釋
碰撞電離是一種物理現象,指高能帶電粒子(如電子、離子)在物質中運動時,通過與原子或分子碰撞傳遞能量,使其電離的過程。以下是關鍵要點:
一、物理機制
-
能量傳遞條件
當帶電粒子的動能超過原子中電子的結合能時,碰撞會導緻電子脫離原子束縛,形成自由電子和正離子。這一過程常見于強電場環境。
-
連鎖反應與雪崩效應
新産生的自由電子在電場中加速,繼續碰撞其他原子,産生更多電子-離子對。這種指數級增長稱為“雪崩倍增”,最終可能引發介質擊穿。
二、典型應用場景
-
氣體放電與等離子體
在高壓電場中,氣體分子通過碰撞電離産生導電等離子體,如閃電或霓虹燈管中的現象。
-
半導體器件擊穿
在二極管、晶體管等器件中,反向偏壓過高時,載流子通過碰撞電離引發雪崩擊穿,可能導緻器件損壞。
三、數學描述
碰撞電離率用$alpha_n$(電子)和$alpha_p$(空穴)表示,定義為每單位距離産生的電子-空穴對數目,公式為:
$$
alpha = A cdot e^{-B/E}
$$
其中$E$為電場強度,$A$、$B$為材料相關常數。
四、與普通電離的區别
不同于溶液中的化學電離(如鹽類解離),碰撞電離是純物理過程,依賴高能粒子動能而非溶劑作用。
可通過權威工程仿真資料(如)或半導體物理教材進一步了解參數計算和實際應用。
分類
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