Lunghezza di Debye

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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-SiO_2.

Lunghezza di Debye in un plasma[modifica | modifica wikitesto]

In un plasma, la lunghezza di Debye è

 \lambda_D = \sqrt{\frac{\varepsilon_0 k/q_e^2}{n_e/T_e+\sum_{ij} j^2n_{ij}/T_i}}

dove

λD è la lunghezza di Debye,
ε0 è la costante dielettrica del vuoto,
k è la costante di Boltzmann,
qe è la carica in un elettrone,
Te e Ti sono le temperature degli elettroni e degli ioni, rispettivamente,
ne è la densità degli elettroni,
nij è la densità delle specie atomiche i, con carica ionica positiva jqe

il termine ionico è spesso trascurato, dando

 \lambda_D = \sqrt{\frac{\varepsilon_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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