3.2.1 Die solitäre Poissongleichung



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3.2.1 Die solitäre Poissongleichung

Falls die Raumladung nicht vom Potential abhängt, die Poissongleichung also völlig allein steht und mit keiner anderen Gleichung verkoppelt ist, kann man die Poissongleichung (3.11) dadurch erfüllen, daß man das lineare Gleichungssystem

 

löst. Dabei steht symbolisch für die Ableitungsmatrix, gebildet aus den Ableitungen der Komponenten des Vektors nach den Komponenten des Vektors und ausgewertet für das Potential Null. Die rechte Seite ist der Kontrollfunktionsvektor, ebenfalls ausgewertet für das Potential Null.

Die direkte Lösung des Gleichungssystems ist deshalb möglich, weil die Funktion linear in ist, was daher kommt, daß die Ableitungen von (3.12) nach den Werten von konstant sind. Man kann also für die Kontrollfunktion den linearisierten Ausdruck

 

ansetzen, und indem man die Kontrollfunktion Null setzt, erhält man (3.13).

Wenn aufgrund endlicher Abbruchtoleranzen des Gleichungslösers die Gleichung 3.13 nicht befriedigend gelöst ist, oder wenn die Raumladung eine schwache Abhängigkeit vom Potential enthält, muß man inkrementell lösen: Man bestimmt dann aus einer alten Lösung einen Inkrementvektor (einen update ) gemäß der Gleichung

 

Dieser Inkrementvektor gibt einen Beitrag an, um den das Potential zu erhöhen ist, damit die Gleichung (3.11) erfüllt ist, wenn die Raumladung gleich bleibt. Ist die Raumladung vom Potential schwach abhängig, so kann (3.11) gelöst werden, indem man (3.15) als Iterationsvorschrift auffaßt und solange wiederholt, bis die Norm des Vektors (3.10) unter eine vordefinierte Fehlertoleranz fällt. Das entspricht dem NEWTON-Verfahren (Kapitel 9) für die alleinstehende Poissongleichung.



Martin Stiftinger
Fri Oct 21 18:22:52 MET 1994