Grundlagen Elektronischer Materialien und Bauelemente 2

Inhalt der Veranstaltung ▼

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Elektronische Materialien bilden die Grundlage aller Bauelemente und Systeme der Elektrotechnik und Informationstechnik. Die Vorlesung behandelt in den ersten drei Kapiteln die makroskopischen Eigenschaften und den mikroskopischen Aufbau der Festkörper. Die anschließenden Kapitel umfassen die wichtigsten Materialklassen (Halbleiter, Dielektrika, Magnetwerkstoffe, etc.) und ihren Einsatz in modernen Bauelementen. Es werden die theoretischen Grundlagen zu den Materialklassen vermittelt und die wichtigsten Anwendungen dargestellt. Dies wird ergänzt um Beispiele aus der aktuellen Forschung an künftigen Bauelementen aus den Bereichen: Mobilkommunikation, Mikroelektronik, Optoelektronik, Brennstoffzellenmotoren, Robotik, u. a.. 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. Ein besonderer Wert wird auf die Verknüpfung der Fächer im Studium der Elektrotechnik und Informationstechnik sowie auf die Förderung des interdisziplinären Denkens und auf die Perspektiven für zukünftige Entwicklungen gelegt.

Halbleiter 3 - bipolare Bauelemente: stromdurchflossener pn-Übergang (Shockley-Modell), Raumladungskapazität, Tunnel- und Zener-Diode, pin-Diode, Varaktor; Aufbau und Wirkungsweise von Bipolar-Transistoren, Herleitung der Kennliniengleichung (Ebers-Moll-Modell), Normal- und Inversbetrieb, Grundschaltungen und Kennlinienfelder, dynamisches Verhalten, messtechnische Bestimmung der Transistor-Parameter;

Ionenleitende Werkstoffe: Feste Ionenleiter, flüssige Elektrolyte, elektrochemische Zellen, Batterien und Brennstoffzellen;

Dielektrische Werkstoffe: Materie im elektrischen Gleichfeld, Polarisation im mikroskopischen Bild, elektrische Felder in Festkörpern;

Dielektrika im Wechselfeld, Anwendungen: Isolatoren und Kondensatordielektrika

Wellen in Dielektrika, Anwendungen: Mikrowellenbauelemente und optische Komponenten; Nicht-lineare Dielektrika;

Magnetische Werkstoffe: Atomare magnetische Momente, Typen des Magnetismus, magnetische Werkstoffe, Anwendungen geschlossener Magnetkreise, Grenzflächen, Entmagnetisierungstensor, Scherung der Hysteresekurve, Anwendungen offener Magnetkreise, Form- und Kristallanisotropie; techn. Magnetwerkstoffe; Grundlagen des spinpolarisierten Transports;

Supraleiter: Phasenübergang, krit. Temperatur, krit. Magnetfeld, Grundlagen der BCS-Theorie, Anwendungen;

Präsenzveranstaltung ▼

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 ▼

Prüfung ▲

Die schriftliche Prüfung im Fach

Grundlagen elektronischer Materialien und Bauelemente 2

findet an folgendem Termin und Ort statt:

Tag: 03.03.2023 Uhrzeit: 12:00 — 13:30 Uhr Einlass: 11:30 Uhr Ort: PPS H1, Großer Hörsaal AM

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!

Repetitorium: Vom 22.02.2023 - 28.02.2023 nach gesondertem Plan Ort: t.b.a.

Einsicht: wird noch bekanntgegeben Uhrzeit: t.b.a. Ort: t.b.a.