Sự không ổn định của trường điện do khuếch tán trong các khí dưới ngưỡng điện trường đột phá tĩnh

Trong các khí, nơi mà các electron có khả năng gắn kết đáng kể với các nguyên tử của khí nền để hình thành các ion âm, sẽ tạo ra các trường điện tĩnh không gian dưới ảnh hưởng của các độ mạnh trường đủ cao trong khuôn khổ của phương trình Poisson và các phương trình khuếch tán (cân bằng mang và cân bằng năng lượng). Những trường không gian này có thể vượt xa trường điện bên ngoài được áp dụng. Một sự rối loạn địa phương về nồng độ mang, trường điện hoặc nhiệt độ điện tử không tắt đi, mà sẽ di chuyển hướng đến anode dưới sự khuếch đại liên tục. Sự gia tăng trường này có khả năng kích hoạt quá trình đột phá điện trong những trường bên ngoài còn thấp hơn nhiều so với điện áp đột phá theo tiêu chuẩn Townsend. Các hiệu ứng như giảm điện áp đột phá, ví dụ trong nitơ tinh khiết khi thêm một lượng nhỏ khí hợp với electron lên đến 50% có thể hoàn toàn được cho là do những không ổn định trường như vậy, cũng như sự lệch khỏi định luật Paschen tại các áp suất cao.