Veranstaltung: Elektronische Materialien

Nummer:
148013
Lehrform:
Vorlesung und Übungen
Medienform:
rechnerbasierte Präsentation, Tafelanschrieb
Verantwortlicher:
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kunze
Dozenten:
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Kunze (ETIT), M. Sc. Epaminondas Karaissaridis (ETIT), Dipl.-Ing. Ihor Petrov (ETIT), M. Sc. Joeren von Pock (ETIT)
Sprache:
Deutsch
SWS:
3
LP:
4
Angeboten im:

Ziele

Die Studierenden haben ein grundlegendes Verständnis über die strukturellen Eigenschaften kristalliner Materialien, die elektrischen Eigenschaften von Metallen und deren struktureller Basis sowie über die elektronischen Eigenschaften reiner und dotierter Halbleiter erlangt. Am Beispiel der pn-Diode haben sie die Einsicht in das Zusammenwirken von Feld- und Diffusionsströmen gewonnen und sind so für das Verständnis der Funktion bipolarer Bauelemente vorbereitet.

Inhalt

Die Funktion elektronischer Bauelemente gründet sich auf die Eigenschaften der Materialien, aus denen sie hergestellt werden. Was aber macht ein Material zum Leiter oder Isolator? Warum dient der Halbleiter als Grundstoff für aktive elektronische Bauelemente der Mikroelektronik? Durch die Lehrveranstaltung 'Elektronische Materialien' soll ein grundlegendes Verständnis für die elektronischen Eigenschaften von Metallen und Halbleitern erlangt werden. Dabei wird vom Zusammenhalt der festen Stoffe, der chemischen Bindung, sowie von der vielfach vorliegenden kristallinen Ordnung ausgegangen. Am Beispiel der Metalle wird ein Modell für das Zustandekommen des elektrischen Widerstands für Gleich- und Wechselströme entwickelt. Nach der Erörterung der Mischbarkeit von Metallen für Legierungen werden einige wichtige Anwendungen vorgestellt. Bei den Halbleitern wird zunächst die Energielücke eingeführt und ein Überblick der wichtigsten Materialien gegeben. Die zentralen Kapitel über reine und dotierte Halbleiter befassen sich mit den elektronischen Eigenschaften und der Möglichkeit, diese je nach Anwendung in weiten Grenzen einstellen zu können. Den Abschluss der Grundlagenbetrachtung bildet eine vertiefte Diskussion der physikalischen Mechanismen für den Stromtransport in Halbleitern. Auf dieser Basis wird schließlich ein einfaches Halbleiter-Bauelement, die pn-Diode, eingeführt und ihre Funktionsweise und Kenndaten erörtert.

Empfohlene Vorkenntnisse

Mathematik: Differential- und Integralrechnung, Grundlagen Chemie, Physik (Grundkurse gymnasiale Oberstufe), Grundlagen Elektrotechnik (1. Sem.)

Literatur

  1. von Münch, Waldemar "Einführung in die Halbleitertechnologie", Teubner Verlag, 1998
  2. Ivers-Tiffee, Ellen, von Münch, Waldemar "Werkstoffe der Elektrotechnik", Teubner Verlag, 2007

Sonstiges

Das Passwort für das von uns zur Verfügung gestellte Lehrmaterial (pdf-Dateien) wird in der Vorlesung bekanntgegeben!