自然界中的物质根据温度不同可以分为三种基本状态：固态、液态和气态。这三种状态指的是由微观粒子组成的大物体在不同环境下表现出的聚集状态。

在物质的各种状态中，固态的粒子结合最紧密，液态次之，气态最分散。要让物质从紧密状态变成分散状态，就需要额外提供能量。比如固态变液态时，需要足够大的能量让粒子的动能超过固态的结合能，这样才能破坏晶体结构。同样道理，液态变气态也需要能量。当物质变成气态后，如果继续施加能量，气态粒子就会发生电离，变成带正负电荷的离子和电子。

对于气体来说，只要温度不是绝对零度，就会有少量粒子自然电离。不过这个数量太少，不会改变气体的性质。如果外界条件改变或者人为干预，让气体中带电粒子浓度超过千分之一，虽然看起来还是稳定的气体，但整个系统的运动已经由带电粒子主导了。这时候如果加上电磁场，就会表现出新的特性。我们把这种电离状态的气体叫做等离子体，也就是物质的第四种状态。

按照热力学平衡，等离子体可以分为两种：

1. 高温等离子体：电离率很高，电子、离子和气体的温度基本一致，比如核聚变产生的等离子体。

2. 低温等离子体：只有部分气体被电离，又分两种：

- 热平衡等离子体：电子、离子和气体温度达到局部平衡，电子密度和气体温度都很高。

- 非热平衡等离子体（也叫冷等离子体）：电子温度很高，但离子和气体温度接近常温。

低温等离子体特别实用，因为它在常温常压下就能产生，耗能少、对环境要求低，很适合工业化生产。它的高能电子能在低温条件下产生自由基、激发态分子等活性物质。用低温等离子体处理材料时，可以激发材料表面分子电离，同时保持材料整体低温，这样既改变了表面性质，又不会破坏材料本身。所以这项技术被广泛用于污染物处理、纳米材料合成、表面改性等领域。