Viele Detektorprinzipien nutzen zum Nachweis geladener Teilchen die Ionisation in sensitiven Detektorschichten und die Sammlung der erzeugten Ladungen durch elektrische Felder auf Elektroden, von denen man elektrische Signale ableiten kann. In Gasen und Flüssigkeiten sind die Ladungsträger Elektronen und Ionen, bei den Halbleitern sind es Elektronen und Löcher. Zur Beschreibung von geordneten und ungeordneten Bewegungen der Ladungsträger in elektrischen und magnetischen Feldern wird die Boltzmann-Transportgleichung mit Näherungslösungen eingeführt. Anhand der Transportgleichung werden Drift und Diffusion diskutiert, zunächst allgemein und dann für Anwendungen auf Gase und Halbleiter. Es zeigt sich, dass zumindest für die einfachsten Näherungen die Behandlung in beiden Medien sehr ähnlich ist, zum Beispiel die Beschreibung der Bewegungen in magnetischen Feldern (Lorentz-Winkel) oder das Konzept der kritischen Energie.

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Bewegung von Ladungsträgern in elektrischen und magnetischen Feldern

  • Hermann Kolanoski,
  • Norbert Wermes

摘要

Viele Detektorprinzipien nutzen zum Nachweis geladener Teilchen die Ionisation in sensitiven Detektorschichten und die Sammlung der erzeugten Ladungen durch elektrische Felder auf Elektroden, von denen man elektrische Signale ableiten kann. In Gasen und Flüssigkeiten sind die Ladungsträger Elektronen und Ionen, bei den Halbleitern sind es Elektronen und Löcher. Zur Beschreibung von geordneten und ungeordneten Bewegungen der Ladungsträger in elektrischen und magnetischen Feldern wird die Boltzmann-Transportgleichung mit Näherungslösungen eingeführt. Anhand der Transportgleichung werden Drift und Diffusion diskutiert, zunächst allgemein und dann für Anwendungen auf Gase und Halbleiter. Es zeigt sich, dass zumindest für die einfachsten Näherungen die Behandlung in beiden Medien sehr ähnlich ist, zum Beispiel die Beschreibung der Bewegungen in magnetischen Feldern (Lorentz-Winkel) oder das Konzept der kritischen Energie.