空間電荷效應英文解釋翻譯、空間電荷效應的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 space-charge effect

分詞翻譯：

空間電荷的英語翻譯：

space charge
【化】 space charge
【醫】 space charge

效應的英語翻譯：

effect
【醫】 effect

專業解析

空間電荷效應（Space Charge Effect）

指在有限空間内，帶電粒子（如電子或離子）因自身電荷積累而産生的電場，該電場會反作用于粒子本身的運動狀态，從而影響器件或系統的性能。在電子學離子體物理及粒子加速器等領域具有重要影響。

一、核心原理與中英文術語對照

電荷聚集（Charge Accumulation）
當帶電粒子在有限空間（如真空管、半導體結區）密度過高時，會形成局部淨電荷區，産生自生電場（self-generated electric field）。該電場會排斥後續粒子注入，導緻電流飽和或分布畸變。

英文術語： Space charge layer, Coulomb repulsion.
電勢分布畸變（Potential Distortion）
空間電荷會改變原有電勢分布，例如在PN結中形成耗盡層（depletion layer），或在真空二極管中引起柴爾德定律（Child's Law）偏離：

$$ J propto V^{3/2} $$

其中 ( J ) 為電流密度，( V ) 為電壓。

二、典型影響場景

電子器件性能限制
- 真空電子管：陰極附近電子雲形成“虛陰極”，限制發射電流（Langmuir效應）。
- 半導體器件：在PIN二極管、功率MOSFET中，載流子堆積導緻導通電阻增大和開關損耗上升。
粒子加速器與束流物理
高能粒子束因空間電荷力發生束流發散（beam emittance growth），需通過聚焦磁場補償。

三、工程應對措施

電荷密度控制
優化電極結構（如減小陰極-陽極間距）或采用脈沖工作模式降低平均電荷密度。

外部場補償
在粒子加速器中引入周期性四極磁鐵（RF quadrupoles）抵消庫侖斥力。

權威參考文獻

中國科學院物理研究所. 《空間電荷效應在真空電子器件中的基礎研究》. 鍊接
IEEE Transactions on Electron Devices. "Space Charge Limitation in High-Power Semiconductors". 鍊接
Oxford University Press. Particle Accelerator Physics (4th ed.), Chapter 5: "Space Charge Effects". 鍊接

公式擴展：一維空間電荷限制電流（Child-Langmuir Law）:

$$ J = frac{4epsilon_0}{9} sqrt{frac{2e}{m}} frac{V^{3/2}}{d} $$

其中 ( epsilon_0 ) 為真空介電常數，( e ) 為電子電荷，( m ) 為粒子質量，( d ) 為電極間距。

網絡擴展解釋

空間電荷效應是物理學和材料科學中的重要概念，其核心指電荷在空間分布不均勻時産生的電場相互作用現象。以下從定義、機制、應用及影響等方面綜合解釋：

定義與物理機制

基本概念
空間電荷效應指電荷在特定區域内形成非均勻分布，導緻電勢變化并産生内部電場的過程。這種電荷分布可以是電子、空穴或離子等載流子，常見于半導體、電介質及真空環境。
形成原因
- 電荷密度差異：高濃度載流子（如半導體中的電子或空穴）因擴散或電場作用聚集，形成局部淨電荷區。
- 電荷不平衡：例如在ICP-MS（電感耦合等離子體質譜）中，離子束通過高真空區時，電子被排斥導緻電荷失衡。
- 材料特性：電介質中電荷難以自由移動，易積累形成空間電荷；而導體中電荷會快速中和。

典型表現與公式

空間電荷限制電流
當電流受限于電荷自身産生的電場時，載流子漂移電流與空間電荷相互制約，形成特定電流密度。例如半導體中空間電荷密度公式為：
$$ rho = q(p - n + N_d - N_a) $$
其中，( rho )為電荷密度，( q )為電荷量，( p )、( n )為空穴和電子濃度，( N_d )、( N_a )為電離施主和受主濃度。

應用領域與影響

半導體器件
在大電流場景下（如功率器件），空間電荷區影響載流子遷移，可能導緻器件發熱或效率下降。
分析儀器（如ICP-MS）
高離子密度導緻空間電荷效應，引發離子束擴散，降低質譜分析的靈敏度和分辨率。
真空電子設備
熱電子發射時，電子雲形成的空間電荷會限制電流傳輸，需通過設計電場分布優化性能。

與其他效應的區别

電荷效應：特指半導體中電荷分布對材料電學性質的影響。
分子篩效應：基于分子尺寸差異的分離機制，與電荷無關。

空間電荷效應廣泛存在于半導體、電介質及真空系統中，其本質是電荷分布與電場的動态平衡過程。理解這一效應有助于優化電子器件設計、提高分析儀器精度等。如需更深入的技術細節，可參考搜狗百科及道客巴巴的權威資料。