Inhalt

Abstract:

Der Kurs thematisiert Grundlagen und Technologien der Werkstoffe der Elektrotechnik. Behandelt werden die Materialsklassen Metalle, Dielektrika, Halbleiter (anorganisch und organisch), Supraleiter und magentische Werkstoffe. Im Bereich der Technologien werden die Themen Kristallzüchtung, Epitaxie und Planartechnologie (Lithographie, Aufdampfen, Dotierung mittels Implantation und Diffusion) behandelt. Unterstützend zu den Inhalten dieses Kurses/Tutoriums wird folgendes Lehrbuch empfohlen: Peter Wellmann, Materialien der Elektronik und Energietechnik - Halbleiter, Graphen, Funktionale Materialien, Springer Vieweg (2017), eBook ISBN 978-3-658-14006-9, DOI 10.1007/978-3-658-14006-9, Softcover ISBN 978-3-658-14005-2 Das Lehrbuch kann unter folgendem Link als eBook heruntergeladen werden: http://link.springer.com/book/10.1007%2F978-3-658-14006-9

Gliederung:

1. Allgemeine Grundlagen der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
2. Leiter und Metalle
3. Halbleiter
4. Graphen und weitere Kohlenstoffallotrope
5. Isolatoren und Dielektrika
6. Supraleiter
7. Magnetische Materialien
8. Thermoelektrika
9. Materialwissenschaftliche Rechenaufgaben

Detaillierter Inhalt:

1. Allgemeine Grundlagen der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 1.1 Aufbau der Materie 1.2 Kristalldefekte 1.3 Chemische Bindungen 1.4 Phasendiagramme 1.5 Mechanische Eigenschaften 1.6 Thermische Eigenschaften 2. Leiter und Metalle 2.1 Grundlagen der elektrischen Leitung 2.2 Metallische Leiter 2.3 Elektrische Widerstände und Heizleiter 2.4 Thermoelemente 3. Halbleiter 3.1 Der Halbleiter Silizium - Elektronik und Mikroelektronik 3.2 Verbindungshalbleiter - Optoelektronik 3.3 Polykristalline und amorphe Halbleiter - Solarzellen und Dünnschichttransistoren 3.4 Organische Halbleiter - Druckbare Elektronik 4. Graphen 5. Isolatoren und Dielektrika 5.1 Materialschlüsselparameter 5.2 Materialien 5.3 Anwendungen von Dielektrika 5.4 Piezo- und Ferroelektrika 6. Supraleiter 6.1 Geschichtliches 6.2 Physikalische Grundlagen der Supraleitung 6.3 Supraleiter-Materialien 6.4 Supraleiter-Anwendungen 7. Magnetische Materialien 7.1 Geschichtliches 7.2 Physikalische Grundlagen des Magnetismus 7.3 Magnetische Materialien 7.4 Magnetische Anwendungen 8. Thermoelektrika 8.1 Thermoelekrtischer Effekt und Anwendungen 8.2 Physikalische Grundlagen und Materialkenngrößen 8.3 Materialien 9. Materialwissenschaftliche Rechenaufgaben zu den Inhalten der Kapitel 1 bis 8

Lernziele:

Die Studierenden erwerben fundierte Kenntnisse über Materialeigenschaften und Zusammenhänge zu deren Anwendung im elektronischen Bauelement. Behandelt werden die Materialklassen Metalle, Dielektrika (einschl. Piezo-, Ferro- und Thermo-Elektrika), Halbleiter (anorganisch und organisch), magnetische Materialien und Supraleiter. Im Bereich der Technologien werden Kristallzüchtung, Epitaxie und Planartechnologie (Lithographie, Aufdampfen, Dotierung mittels Implantation und Diffusion) behandelt.

Qualifikationsziele:

• Pflichtvorlesung Bachelor (1. Semester) Elektrotechnik
• Pflichtvorlesung Bachelor (5. Semester) Werkstoffwissenschaften
• Pflichtvorlesung Bachelor (5. Semester) Energietechnik
• Wahlvorlesung Bachelor (5. Semester) Nanotechnologie
• Wahlvorlesung Master (1. Semester) Energiespeichertechnologien
• Wahlvorlesung Bachelor (5. Semester) Werkstoffe der Elektrotechnik und Mechatronik

Schwierigkeitsgrad:

Einsteiger

Lehr-/Lernform:

Virtuelle Vorlesung

Interaktionsformen mit dem System/Betreuer:

E-Mail

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

Chat, E-Mail, Forum

Kursdemo:

zur Kursdemo

Schlagworte:

Optik, Ladungsträgerkonzentration, Polarisation, Minoritätsladungsträger, thermal storage, pn-Übergang, Tutorial, Strukturmodelle, Anfängerkurs, Transistor, Bänderdiagramm, Valenzband, Diffussionsstrom, Anwendungssysteme, Electrical Engineering, Bändermodell, Elektronische Bauelemente, E-Learning, Energie, Elektronik, Feldeffekttransistor, Elektrotechnik, FET, Engineering, Halbleiter, Feldeffekttransistoren, Halbleitertechnologien, Festkörperphysik, Ladungsträger, Halbleiterdiode, Ingenieurwissenschaften

Nutzung

Zielgruppe:

Naturwissenschaften für FH-Studierende, Ing.-Wissenschaften für FH-Studierende, Naturwissenschaften für Uni-Studierende, Ing.-Wissenschaften für Uni-Studierende

Nutzbar im Studiengang:

Uni Erlangen-Nürnberg:

• Energietechnik (BSc/MSc)
• Materialwissenschaften und Werkstoffkunde (BSc/MSc)

Uni Augsburg:

• Wirtschaftsingenieurwesen (BSc/MSc)

Bachelor 5. bis 6. Semester bzw. Master 1. bis 3. Semester

Geeignet für Berufsfeld:

-

Formale Zugangsvoraussetzungen:

keine

Erforderliche Vorkenntnisse:

keine

Erforderliche Vorkenntnisse bzgl. Handhabung der Lernplattform:

-

Verantwortlich

Trägerhochschule:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Anbieter:

Prof. Dr.-Ing. Peter Wellmann Dr. Stephan Krohns

Autoren:

Peter Wellmann, Stephan Krohns

Betreuer:

Jonas Ihle Amelie Schischke Matteo Ligorati

Prüfung

1. Prüfung für Studierende der FAU Erlangen-Nürnberg

Art der Prüfung:

Online-Testat

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Peter Wellmann

Anmeldeverfahren:

Anmeldung über das Campussystem der FAU Erlangen-Nürnberg

Prüfungsanmeldefrist:

–

Prüfungsabmeldefrist:

–

Kapazität:

–

Prüfungsdatum:

–

Prüfungszeitraum:

–

Prüfungsdauer:

60 Minuten

Prüfungsort:

FAU Erlangen-Nürnberg

Zustündiges Prüfungsamt:

Prüfungsamt der FAU Erlangen-Nürnberg

Zugelassene Hilfsmittel:

keine

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

keine

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

keine

Zertifikat:

Ja (Benotetes Zertifikat mit Prüfung)

Anerkennung an folgenden Hochschulen:

FH Aschaffenburg, Uni Augsburg, Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Sonstige Anerkennung:

noch nicht bekannt

Online-Prüfungsan-/-abmeldung:

Nein

Bemerkung:

Ort und Prüfungstermin werden in der Kursumgebung rechtzeitig bekannt gegeben.

2. Prüfung für Studierende der Universität Augsburg

Art der Prüfung:

Online-Testat

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Peter Wellmann

Anmeldeverfahren:

Anmeldung erfolgt über das STUDIS System der Universität Augsburg.

Prüfungsanmeldefrist:

–

Prüfungsabmeldefrist:

–

Kapazität:

–

Prüfungsdatum:

–

Prüfungszeitraum:

–

Prüfungsdauer:

60 Minuten

Prüfungsort:

Universität Augsburg

Zustündiges Prüfungsamt:

Prüfungsamt der Universität Augsburg

Zugelassene Hilfsmittel:

keine

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

keine

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

keine

Zertifikat:

Ja (Benotetes Zertifikat mit Prüfung)

Anerkennung an folgenden Hochschulen:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU), FH Aschaffenburg, Uni Augsburg

Sonstige Anerkennung:

noch nicht bekannt

Online-Prüfungsan-/-abmeldung:

Nein

Bemerkung:

Ort und Prüfungstermin werden in der Kursumgebung rechtzeitig bekannt gegeben.

3. Prüfung für Studierende anderer Hochschulen

Art der Prüfung:

Online-Testat

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Peter Wellmann

Anmeldeverfahren:

Die Anmeldung erfolgt per E-Mail an die Kursbetreuer.

Prüfungsanmeldefrist:

–

Prüfungsabmeldefrist:

–

Kapazität:

–

Prüfungsdatum:

–

Prüfungszeitraum:

–

Prüfungsdauer:

60 Minuten

Prüfungsort:

Erlangen, Augsburg und nach Absprache mit Aufsicht in externen CIP-Pools

Zustündiges Prüfungsamt:

Prüfungsamt der Heimathochschule der Studierenden

Zugelassene Hilfsmittel:

keine

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

keine

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

keine

Zertifikat:

Ja (Benotetes Zertifikat mit Prüfung)

Anerkennung an folgenden Hochschulen:

Uni Augsburg, Uni Erlangen-Nürnberg (FAU), FH Aschaffenburg

Sonstige Anerkennung:

noch nicht bekannt

Online-Prüfungsan-/-abmeldung:

Nein

Bemerkung:

Ort und Prüfungstermin werden in der Kursumgebung rechtzeitig bekannt gegeben.

Erforderliche Technik

Verwendete Lernplattform:

StudOn (ILIAS)

Browser:

gängiger Browser (JavaScript aktiviert)

Rechner:

internetfähiger Computer (Desktop, Laptop oder Tablet-PC) mit einer SVGA-Grafikauflösung

Nutzungsbedingungen

Gebühren:

Nein

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Copyright:

-

Hinweise zur Nutzung:

Dieser Kurs beinhaltet ein Tutorium zu den in der Gliederung aufgeführten Themengebieten. Im Verlaufe der Vorlesung werden nach und nach die Übungen für die jeweiligen Kapitel freigeschaltet. Sämtliche Aufgaben sind ohne Hilfsmittel lösbar. Zur Durchführung des eTutorials wird ein internetfähiger Computer (Desktop, Laptop oder Tablet-PC) mit einer SVGA Grafikauflösung und einem Internetbrowser mit aktiviertem JavaScript benötigt (Standard auf praktisch jedem internetfähigem PC). Steht JavaScript nicht zur Verfügung, können dennoch alle Fragen in einem "manuellen" Modus betrieben werden.
Der Kurszugang ist ausschließlich über die Webseite der Virtuellen Hochschule Bayern (www.vhb.org) möglich.