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

Lern-/Qualifikationsziele:

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

Lehrveranstaltungstyp:

Virtuelle Vorlesung

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

E-Mail

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

Chat, E-Mail, Forum

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

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

Formale Voraussetzungen:

keine

Erforderliche Vorkenntnisse:

keine

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.

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

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

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

-

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Anbieter:

Prof. Dr.-Ing. Peter Wellmann

Autoren:

Peter Wellmann

Stephan Krohns

Betreuer:

Amelie Schischke

Matteo Ligorati

Julian Zöcklein

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