Festkörperelektronik
Solid State Electronics

Ausgehend von der Quantenpyhsik, u.a. basierend auf der Heisenbergschen Unschärferelation, der Schroedinger-Gleichung und dem Atommodell, gibt dieser Kurs eine Einführung in die elektronischen Eigenschaften der Festkörper. Unter Verwendung der Schroedinger-Gleichung wird das einfache Kronig-Penney-Bändermodell entwickelt. Daran werden die Unterschiede zwischen Isolatoren, Metallen und Halbleitern verdeutlicht. Die Theorie zur Ladungsträgerverteilung und -besetzungsstatistik von Elektronen und Löchern in Halbleitern wird entwickelt und zusammen mit den Transporteigenschaften speziell in Halbleitern wird die elektrische Leitfähigkeit in diesen Materialien hergeleitet. Feld- und Diffusionsstrom-Transportmechanismen sowie Poisson- und Kontinuitätsgleichung werden behandelt und darauf basierend werden die Grundlagen für den pn-Übergang und das MOS-System entwickelt. Die Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung in und von Halbleitern und das Laserfunktionsprinzip wird behandelt.

Die Studierenden sind in der Lage, die grundsätzlichen festkörperphysikalischen Zusammenhänge, die zur Behandlung der diversen elektronischen Bauelemente zu einem späteren Zeitpunkt notwendig sind, zu verstehen.

·1 S.Sze, "Physics of Semiconductor Devices", John Wiley and Sons, New York, 1982
·2 C.Kittel, "Intorduction to Solid-State Electronics", John Wiley and Sons, New York, 1995
·3 Schaumburg, "Halbleiter", Teubner-Verlag, Stuttgart, 1991
·4 R.Kassing, "Physikalische Grundlagen der elektronischen Halbleiterbauelemente, Aula Verlag, Wiesbaden
·5 A. Schlachetzki, "Halbleiter-Elektronik", Teubner Verlag, Stuttgart, 1990

This course starts with basic Quantum physics relevant for the solid state. Starting from Schrödinger´s equation and Heisenberg´s uncertainty relations the simple Kronig-Penney solid state model and the corresponding band structure is developed, explaining the specifics of isolators, metals and semiconductors. Carrier statistics and transport mechanisms as well as continuity and Poisson´s equations, especially in semiconductors, are addressed. Based thereon the fundamental properties of the metal-semiconductor, pn-junction and MOS systems, and also optical absorption and emission, including the laser concept, are developed.

Students are able to understand the fundamentals of solid-state electronics with respect to electronic devices.

·1 S.Sze, "Physics of Semiconductor Devices", John Wiley and Sons, New York, 1982
·2 C.Kittel, "Intorduction to Solid-State Electronics", John Wiley and Sons, New York, 1995
·3 Schaumburg, "Halbleiter", Teubner-Verlag, Stuttgart, 1991
·4 R.Kassing, "Physikalische Grundlagen der elektronischen Halbleiterbauelemente, Aula Verlag, Wiesbaden
·5 A. Schlachetzki, "Halbleiter-Elektronik", Teubner Verlag, Stuttgart, 1990