Gasentladung 2

1.       Ladungsträgererzeugung und Rekombination

2.       Ladungsträgerbewegung

3.       Ladungsträgervermehrung

4.       Lawinenbildung

• Direkte Erzeugung durch Ionisation neutraler Moleküle (Luft, Seehöhe)

• Erzeugung an Oberflächen durch Elektronenmission aus der Kathode

• Natürliche terrestrische Strahlung (Erdstrahlung): Gasförmige Zerfallsprodukte der radioaktiven Zerfallsprodukte (8 IP / cm3s) oder Gamma Strahlung aus dem Boden (2 IP /cm3s)

• Kosmische Höhenstrahlung (2IP/ cm3s)

• Sehr wirksam

• Austrittsarbeit vom Werkstoff muss überwunden werden

• Es kommt ebenso zu einer Sekundäremission: Durch Aufprall positiver Ionen aus dem vorherigen Ionisationsprozess kommt es zur erneute Elektronenemission

• Wenn sich Ladungsträger unterschiedlicher Polaritäten sich rekombinieren

• Es kommt zur Änderung einer Ladungsträgerdichte = Formel

• Thermische Bewegung als ungerichtete Bewegung

• Bewegung im elektrischen Feld als gerichtete Bewegung

1.       Die Teilchen sind ungeladene Massepunkte > Teilchen besitzen keine räumliche Ausdehnung

2.       Zw. Den Teilchen wirken keine Kräfte > es entstehen geradlinige Bewegungen zw. Den Stößen

3.       Der Zusammenprall der Teilchen untereinander und mit der Wand sind vollkommen elastisch > keine Zustandsänderung (z.B. Anregung, Ionisation bei Stößen)

4.       Modellgas enthalte eine außerordentlich große anzahl von Teilchen in „idealer Unordnung“ > Teilchen haben nach Betrag und Richtung beliebige Geschwindigkeit

è Die meisten Gase erüllen diese Kriterien, wenn sie genügen weit von ihrem Verflüssigungspunkt entfernt sind

1. Ion auf neutrales Molekül: Elastischer Stoß mit m1 (Ion) ungefähr gleich m2(Molekül). Es kommt zu einer Abbremsung und einem starken Energieverlust des Ions

2. Elektron auf neutrales Molekül (W<Wi):  Elastischer Stoß mit m1(Elektron) kleiner als m2(Molekül). Es entsteht kaum ein Energieverlust und zu einer Richtungsänderung (Anlagerung)

3. Elektron auf neutrales Molekül (W>=Wi):  Es kommt zu einem unelastischen Stoß und zu einer Elektronenemission und damit auch zu einer Ionisierung des neutralen Moleküls (Stoßionisation)

-          Annahme 1: Alle Stöße von Elektronen mit 𝑊kin ≥ 𝑊I führen zur Ionisation

-          Annahme 2: Alle Stöße von Elektronen mit 𝑊kin < 𝑊B führen zur Anlagerung

1.       Ionisation (mit Stoßionisationskoeffizient)

2.       Anlagerung

3.       Lawinenbildung

• Stoßionisation

• Fotoionisation

• Thermoionisation

• Oberflächenionisation

-> Maßgebend hier ist der Stoffionisationkoeffizient alpha

Unter Anlagerung versteht man den Vorgang, wenn freie Elektronen sich an neutrale Moleküle im Gas anlagern. Effektiv bleibt dabei die Anzahl von Ladungsträgern im Gas gleich, aber die dadurch entstehenden Ionen können keine relevante kinetische Energie aufnehmen. Es kommt zu einer Hemmung des Entladungsaufbau.

-> Maßgebend hier ist der Anlagerungskoeffizient n

Das Zusammenwirken von Stoßionisation und Anlagerung freier Elektronen.