Optische Distanzmessungen erlangen in jüngster Zeit immer größere Bedeutung. Die Anwendungsgebiete erstrecken sich vom Laser-Entfernungsmesser aus dem Baumarkt über Gestenerkennung bei Spielkonsolen bis hin zu autonomen Fahrzeugen. Die in dieser Arbeit eingesetzte Methode zur optischen Distanzbestimmung ist das so genannte pulse-modulated Time-of-Flight-Verfahren (pm ToF). Dabei wird die Zeit bestimmt, die ein ausgesendeter Lichtpuls benötigt, bis er an einem Objekt reflektiert wird und von dort auf einen Sensor trifft. Aus dieser Laufzeit lässt sich die Entfernung zu dem Objekt berechnen. Es hat sich gezeigt, dass die ermittelte Distanz von der Bestrahlungsstärke abhängt. In der Praxis führt dies zu unterschiedlichen Messergebnissen für Flächen unterschiedlicher Reflektanz in derselben Entfernung. Mit Hilfe des in dieser Arbeit entwickelten Modells konnte gezeigt werden, dass dieser Effekt in der bestrahlungsabhängigen Driftgeschwindigkeit der durch den Laserpuls generierten Ladungsträger im Photoaktivgebiet begründet ist. Die Drift wird über eine inhomogene, nichtlineare, partielle Differentialgleichung beschrieben und diese für einige Spezialfälle analytisch gelöst. Darauf aufbauend wird die Bewegung der Ladungsträger ausführlich numerisch untersucht und mit Messergebnissen bestehender Sensoren verglichen. Dabei zeigt sich, dass Simulation und Messung gut übereinstimmen und der Ladungstransport somit durch das Modell gut beschrieben wird. Mit den Erkenntnissen des Modells und den Vorhersagen bezüglich der Transferzeit ist es möglich, das Photoaktivgebiet für einen möglichst schnellen Ladungstransport zu optimieren. Dies wird anhand eines neuen Pixel-Layouts demonstriert, das mit Hilfe des Modells entworfen und anschließend gefertigt wurde. Da auch ein optimiertes Pixel die Bestrahlungsabhängigkeit nicht vollständig eliminieren kann, wird als weitere Anwendung des Modells eine angepasste Kalibrationsmethode vorgestellt. Durch das Modell können Korrekturen berechnet werden, die das dynamische Verhalten des Sensors berücksichtigen. Die gemessenen Signale werden hiermit verrechnet und es kann eine deutliche Verbesserung der Distanzmessung erreicht werden.