Grundlagen Elektronischer Materialien und Bauelemente 1

Inhalt der Veranstaltung ▲

Elektronische Materialien bilden die Grundlage aller Bauelemente und Systeme der Elektrotechnik und Informationstechnik. Der erste Teil dieser Vorlesung behandelt in den Kapiteln Thermodynamik und Kinetik, Elektronen, Atome und chemische Bindung und Festkörper die makroskopischen Eigenschaften und den mikroskopischen Aufbau der Festkörper. Nachfolgend werden die wichtigen Materialklassen der metallischen Leiter und Halbleiter vorgestellt und Ihr Einsatz in modernen Bauelementen diskutiert. Die Vorlesung zeigt, dass ein wesentlicher Anteil der revolutionären Entwicklung der Elektrotechnik und Informationstechnik durch Fortschritte im Materialverständnis, in den Materialtechnologien und im Einsatz neuer elektronischer Materialien bedingt ist. Zu Beginn jedes Kapitels werden die benötigten Vorkenntnisse aus Physik, Mathematik und Chemie sowie aus den Grundgebieten der Elektrotechnik aufgelistet.

Elektronische Eigenschaften von Festkörpern: chem. Bindung in Festkörpern, Bändermodell, periodisches Festkörperpotential, Zustandsdichte, Fermi-Dirac-Verteilung; Besetzung von Bändern: Metalle, Halbleiter und Isolatoren;

Metallische Leiter: Elektronische Leitung im Bändermodell, Beweglichkeit, Elektronen und Löcher, Austrittsarbeit und Elektronenemission, Tunnelprozesse;

Anwendungen: Leiter, Kontakte, lineare Widerstände;

Halbleiter 1 - Materialien und Grenzflächen: Trägerdichten in reinen Halbleitern, Dotierungen, Berechnung der Trägerdichte und der Fermi-Energie;

Anregungen und Antworten: Relaxation, Rekombination, Diffusions- und Driftströme;

Grenzflächen: Raumladungszonen, Anreicherung und Verarmung, Elektrostatik des Metall-Halbleiter-Übergangs und des pn-Übergangs; Raumladungskapazitäten;

Halbleiter 2 - unipolare Bauelemente: MOS-Kondensator, MOS-Feldeffekttransistor, Aufbau und Wirkungsweise, Herleitung der Kennliniengleichung, Sättigung, Abschnürung, Kennlinienfelder, Kurzkanaleffekte, MOSFET-Typen, dynamisches Verhalten; Sperrschicht-FET; Dünnschichttransistoren;

Präsenzveranstaltung ▲

Vorlesung (2 SWS):

Die Themen des Fachs werden von Prof. Waser vorgetragen.

Übung (1 SWS):

Ausgewählte Aufgaben aus dem Übungsskript werden durch einen unserer Mitarbeiter vorgerechnet.

Kleingruppenübungen (2 SWS):

Das Thema der Kleingruppenübung wird vorgestellt und entsprechende Inhalte aus Vorlesung und Übung werden kurz wiederholt. Im Anschluss wird von den Studierenden die Aufgabenstellung der Kleingruppenübung selbstständig bearbeitet. Währenddessen kann und soll die Hilfe der Betreuer in Anspruch genommen werden. Am Ende der Kleingruppenübung wird die Lösung der Aufgaben ausführlich vorgestellt.

Repetitorium (nach Aushang):

Die Themen der Vorlesung werden nach Kapitel sortiert kurz vor der Klausur wiederholt. Das Repetitorium bietet die Möglichkeit das selbst erarbeitete Wissen nochmal zu überprüfen und Unklarheiten zu beseitigen. Es wird verstärkt auf prüfungsorientierte Sachverhalte eingegangen.

Es wird in für ausgewählte Kapitel eine alte Klausuraufgabe vorgerechnet.

Hörsaalsprechstunde (nach Aushang):

Abgesehen von persönlich vereinbarten Sprechstunden können in dieser Sprechstunde Fragestellungen für ein größeres Publikum geklärt werden.

Prüfung ▲

Die schriftliche Prüfung im Fach

Grundlagen elektronischer Materialien und Bauelemente 1

findet an folgendem Termin und Ort statt:

Tag: 27.03.2018 Uhrzeit: 15:00—16:30 Uhr Einlass: 14:50 Uhr Ort: Hörsäle PPSH1

Zeitlicher Ablauf: Die Bearbeitungszeit beträgt insgesamt 90 Minuten

Hilfsmittel: Als Hilfsmittel zugelassen sind die IWE-Formelsammlung, Taschenrechner ohne grafikfähiges Display und ohne Infrarotschnittstelle, Zirkel und Lineal (unbedingt mitbringen). Die IWE-Formelsammlung wird sich bei Ihren Klausurbögen befinden und darf NICHT von Ihnen mit in die Klausur gebracht werden. Zusätzlich ist eine handschriftliche, einseitige DIN A4–Formelsammlung zugelassen.

STUDIERENDENAUSWEIS der RWTH (Bluecard) und PERSONALAUSWEIS bzw. REISEPASS sind unbedingt mitzubringen! Der internationale Studierendenausweis gilt NICHT als Ersatz für Reisepass bzw. Personalausweis!

Einsicht: Termin wird noch bekannt gegeben



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Dr. Kerstin Jenkes, jenkes@IWE.RWTH-Aachen.de



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