Lehrver­anstaltung

ME - Materialien der Elektrotechnik

PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: ME

Version: 3 | Letzte Änderung: 02.03.2021 01:33 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben

Langname Materialien der Elektrotechnik
Anerkennende LModule ME_BaET
Verantwortlich
Prof. Dr.-Ing. Dirk Poggemann
Professor Fakultät IME
Niveau Bachelor
Semester im Jahr Sommersemester
Dauer Semester
Stunden im Selbststudium 60
ECTS 5
Dozenten
Prof. Dr.-Ing. Dirk Poggemann
Professor Fakultät IME
Voraussetzungen Grundkenntnisse Mathematik
Grundkenntnisse Physik
Grundkenntnisse Elektrotechnik
Unterrichtssprache deutsch, englisch bei Bedarf
separate Abschlussprüfung Ja
Literatur
Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler: Werkstoffe in der Elektrotechnik, Hanser - Verlag
Ellen Ivers-Tiffée, Waldemar von Münch: Werkstoffe der Elektrotechnik, Teubner-Verlag
Gerhard Fasching: Werkstoffe für die Elektrotechnik, Springer-Verlag
Hanno Schaumburg: Werkstoffe, Teubner-Verlag
James F. Shackelford: Werkstofftechnologie für Ingenieure, Pearson
S. M. Sze, Kwok K. Ng: Physics of Semiconductor Devices, Wiley
Frank Thuselt: Physik der Halbleiterbauelemente, Springer-Verlag
Michael Reisch: Halbleiter-Bauelemente, Springer-Verlag
Abschlussprüfung
Details
Fachgespräch, Studierende sollen Punkte aus den Vorlesungsthemen erklären und diskutieren. Es sollen Anhand vorgegebener Randbedingungen Materialien für eine Anwendung ausgewählt werden und Effekte in elektronischen Schaltungen/Bauelementen anhand von Materialeigenschaften erklärt werden.
Mindeststandard
Grundlagen zu Atomaufbau, Periodensystem und elektrischen Leitungseigenschaften müssen beantwortet werden können.
Insgesamt mindestens 50% der Prüfungfragen müssen korrekt beantwortet werden.
Prüfungstyp
Fachgespräch, Studierende sollen Punkte aus den Vorlesungsthemen erklären und diskutieren. Es sollen Anhand vorgegebener Randbedingungen Materialien für eine Anwendung ausgewählt werden und Effekte in elektronischen Schaltungen/Bauelementen anhand von Materialeigenschaften erklärt werden.

Lernziele
Kenntnisse
Aufbau der Werkstoffe
- Atommodelle
- Elektronenkonfigutation & Periodensystem der Elemente
- Chemische Bindungen
- Kristallstrukturen

Elektrische Eigenschaften von Metallen und Metallegierungen
- Spezifischer Widerstand
- Elektronenleitung
- Supraleitung

Halbleiter
- Definition und Bändermodell
- Fermi-Dirac-Verteilung und Zustandsdichte
- Eigenleitung
- Störstellenleitung und Dotierung
- Hall-Effekt
- Entwicklungs- und Herstellungsprozess

Dielektrische Werkstoffe
- Übersicht und Definitionen
- Elektrische Leitfähigkeit
Durchgangswiderstand
Oberflächenwiderstand
Durchschlagfestigkeit
- Dielektrische Polarisation
Definitionen
Polarisationsmechanismen
Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätszahl
Dielektrischer Verlustfaktor und seine Frequenzabhängigkeit
- Dielektrische Materialeinteilung
Ferroelektrika
Piezoelektrika
Pyroelektrika

Optische Eigenschaften
- Teilchenmodell
Bechreibung der Absorption aus der elektronischen Struktur
- Wellenmodel
Zusammenhang zwischen dielekrischer Funktion und der Frequenzabhängigkeit
optischer Konstanten

Magnetische Werkstoffe
- Definitionen und Einteilung nach magnetischen Verhalten
Dia- und Paramagnetismus
Ferro- und Ferrimagnetismus
- Atomistisches Modell des Magnetismus
- Magnetisierung und Hystereskurve
- Verlustmechanismen und Verlustfaktor
Fertigkeiten
unter Verwendung des Periodensystem Beschreibung des Aufbaus der Atome, insbesondere deren Elektronenkonfiguration
Vorhersage über Art der chemischen Bindungen atomarer Stoffe
der Leitungsmechanismus von Metallen und Halbleiter kann erläutert werden
Berechnung der spezifischen Leitfähigkeit bei Angabe der Beweglichkeit und Konzentration der Ladungsträger
Aus der elekronischen Bandstruktur Aussagen über Leitfägikeit und optische Eigenschaften von Festkörpern machen
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Vorlesung 3
Übungen (ganzer Kurs) 1
Übungen (geteilter Kurs) 0
Tutorium (freiwillig) 0
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
Vorlesungsfolien
Videos zu den Folien
Übungsaufgaben
Separate Prüfung
keine

Lernziele
Kenntnisse
Vertiefte Einarbeitung und Präsentation eines Themas der Vorlesung, z.B. mit unterstützenden Simulationen
Fertigkeiten
Literaturrecherche
Präsentation
(Simulation)
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Seminar 1
Tutorium (freiwillig) 0
Besondere Literatur
wird anhand der Präsentationsthemen gegeben
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
keine/none
Separate Prüfung
Prüfungstyp
Fachgespräch (Interview) zu besonderen Fragestellungen (Szenario, Projektaufgabe, Literaturrecherche)
Details
Nach den ersten 4 Vorlesungswochen werden Themen für die Präsentationen festgelegt, die Themen sollten sich auf die Studienschwerpunkte beziehen. Studierende bearbeiten die Themen und präsentieren die Ergebnisse (15min - 30min) in den letzten beiden Vorlesungswochen, bei großer Anzahl Studierender als Gruppenarbeit.
Mindeststandard
Präsentation soll über die Folien der Vorlesung hinausgehen und korrekt sein.

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