對一個低氣壓的反應器內氣體施加一個外部電場，其電壓對電場的關係如圖 一所示：
圖一、低壓電漿反應器內電壓電流關係
電壓由零開始增加，已可偵測到飽和電流，這是因為宇宙中充斥著一種高能的γ-Ray，在地球上大氣層的保護下只允許極少部份的γ-Ray 進入，不過這些少數的γ-Ray 已可造成氣體的部份解離(可以想見宇宙其他地方沒有大氣層之類的保護情形下，解離程度非常可觀)，所以小電壓即產生小的飽和電流，這個區域叫Townsend Discharge。電壓繼續增加到約 600V，利用上述γ-Ray 產生的電子在電場中被加速，對原子或分子碰撞解離，電子大量增加造成前面提到的崩潰解離，這區域叫 Avalanche Discharge。並需藉特殊的電源供應器維持住電漿，此時進入正常輝光放電(Normal Glow Discharge)。我們可以將電漿想像成河流，電流密度是水平面，當開出一條往下遊走的通道後，所有水都會沿著這條通道走，流量固定時液面是等高度的，當流量增加後才慢慢往兩邊拓寬，維持液面等高。電漿此時會保持電極板上的電流密度固定(所以電壓固定)，而電流增加是來自於放電面 積的增加。這個區域電漿有集中的現象。當放電面積擴大到整個電極板時，要提高電流則需再提高電壓而進入異常輝光放電(Abnormal Glow Discharge)的區域。一般製程都操作在此區域，因為此區域放電面積最大、電漿均勻，且電壓電流的關係接近線性，易於控制，所以電漿也有人稱呼為輝光放電(Glow Discharge)。 再繼續增加電流密度，陰極溫度提高，當足以發射熱電子(Thermal Emission Electron, 像燈泡燈絲經加熱，金屬表面的電子很容易獲得足夠的能量脫離束縛，此稱熱電子)時，電流提高。這是一個惡性循環，當電流提高造成陰極溫度上昇而發射熱電子，再造成電流的提高增加陰極溫度．．．．，維持的電壓反而下降；所以這個區域呈現負電阻的現象。此區域叫電弧放電(Arc Discharge)。
參考文獻：
1. B. N. Chapman, Glow Discharge Processes, John Wiley & Sons, 1980
2. J. L. Vossen, W. Kern, Thin Film Processes II, Academic Press, 1991
3. M. A. Lieberman, A. J. Lichtenberg, Principles of Plasma Discharges and
Materials Processing, John Wiley & Sons, 1994
4. M. Konuma, Film Deposition by Plasma Techniques, Springer-Verlag, 19925. 洪昭南, 電漿反應器, 化工技術, 19956. 洪昭南, 郭有斌, 以化學氣相沉積法成長半導體薄膜, 化工技術, 2000
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