Technische Universität Ilmenau

Elektronische und optoelektronische Bauelemente - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Modulnummer 200332 - allgemeine Informationen
Modulnummer200332
FakultätFakultät für Maschinenbau
Fachgebietsnummer2342 (Mikrosystemtechnik)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Steffen Strehle
SpracheDeutsch
TurnusWintersemester
Vorkenntnisse

Grundlagen der Physik, der Werkstoffwissenschaft und der Mikrotechnologie

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

 

 

 

 

Die Studentinnen und Studenten sind auf Basis vorhandener Vorkenntnisse aus der Physik, der Werkstoffwissenschaft und der Mikrotechnologie befähigt, die unterschiedlichen Materialklassen (Metall, Halbleiter, Isolator) physikalisch zu verstehen, mit Hilfe materialphysikalischer Modelle zu beschreiben und mit mikrotechnologischen Aspekten der Bauelementherstellung zu verknüpfen. Die Studenten und Studentinnen können Energiebanddiagramme verschiedener Materialien im k-Raum bzgl. der zu erwarteten statischen und dynamischen Eigenschaften als auch bzgl. optischer Übergänge interpretieren. Für unbekannte Bandstrukturen sind die Studentinnen und Studenten befähigt, Vorhersagen zum optischen und elektronischen Materialverhalten zu generieren und während der Übungen differenzierte Diskussionen für den Anwendungsbereich miteinander zu führen und dadurch die Meinung anderer zu würdigen. Des Weiteren können die Studenten und Studentinnen Aufgabenstellungen zur deBroglie-Materiewellenlänge, zum quantenmechanischen Tunneleffekt, zur effektiven Masse und zur Fermi-Dirac-Statistik lösen und sind in der Lage, Elektronen, Defektelektronen, Phononen und Photonen im k-Raum in ihrer Wechselwirkung in Werkstoffen zu beschreiben und zu klassifizieren. Die Studentinnen und Studenten können Dotierungen, tiefe und flache Störstellen und Grenzflächenzustände erklären, als auch wasserstoffartige Störstellen mathematisch beschreiben und Einflüsse der Störstellenkonzentration auf die energetische Bandlücke und auf die Fermi-Niveaulage temperaturabhängig berechnen und diskutieren. Hierauf aufbauend sind die Studenten und Studentinnen in der Lage, homogene und heterogene Materialgrenzflächen zu verstehen und mathematisch im Energieraum als auch bzgl. der Ladungsträgerstatistik und -dynamik zu beschreiben. Dieses Wissen können die Studentinnen und Studenten anwenden, um funktionelle Materialgrenzflächen als Grundlage elektronischer und optoelektronischer Bauelemente zu generieren und darauf aufbauend homogene und heterogene pn-Übergänge, Schottky-Dioden, ohmsche Kontakte, Transistoren (z.B. BJT, MOSFET, HEMT), LEDs, Solarzellen, Photokatalysatoren, Peltierelemente und Halbleiterlaser zu verstehen und zu beschreiben. Für diese elektronischen und optoelektronischen Bauelemente können die Studenten und Studentinnen die zu erwartenden Strom-Spannungskennlinien mathematisch herleiten und nicht-ideales Bauelementverhalten und mikrotechnologische Aspekte der Bauelementherstellung diskutieren.

 

Inhalt Die Lehrveranstaltung vermittelt die
Grundlagen der elektronischen und optoelektronischen
Materialeigenschaften und der darauf aufbauenden
elektronischen und optoelektronischen Bauelemente.
  1. Übersicht über elektronische und optoelektronische Bauelemente/Anwendungen; Grundmodelle der elektrischen Leitfähigkeit (Drude Modell,
    Metall, Halbleiter, Isolatoren)
  2. Grundlagen der
    Quantenmechanik: Wellenfunktionen, Fermi-Dirac-Statistik,
    Besetzungsdichten
  3. E(k)-Bandstrukturen und Bandübergänge
  4. Statische und
    Dynamische Ladungsträgereigenschaften in Festkörpern; Störstellenmodelle, Grenzflächenzustände, Raumladungszonen, Ladungsträgerinjektion
  5. Homogene
    Halbleiteiterübergänge: pn-Diode, Solarzelle, LED, Photodetektor,
    ...
  6. Heterogene Übergänge: Schottky-Diode, Peltierelement,
    Photokatalyse, Halbleiterübergänge
  7. Komplexe
    Bauelemente: Transistoren (BJT, FET, HEMT), Halbleiterlaser (technologischer Aufbau,
    Funktionsweise, materialbasierte mathematische Beschreibung)


Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

E-learning (mehr Informationen unter Moodle)

Literatur

Literaturempfehlungen wrden während der Vorlesung gegeben

Lehrevaluation
Spezifik Referenzmodul
ModulnameElektronische und optoelektronische Bauelemente
Prüfungsnummer2300809
Leistungspunkte5
SWS5 (3 V, 2 Ü, 0 P)
Präsenzstudium (h)56.25
Selbststudium (h)93.75
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

elektronische Abschlussleistung entsprechend § 6a PStO-AB (schriftlich)

Technische Hilfsmittel: Moodle-Zugriff, Webcam, Scanner bzw. Kamera (Handyfoto)

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Mechatronik 2021
ModulnameElektronische und optoelektronische Bauelemente
Prüfungsnummer2300809
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)56
Selbststudium (h)94
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 90 Minuten
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

elektronische Abschlussleistung entsprechend § 6a PStO-AB (schriftlich)

Technische Hilfsmittel: Moodle-Zugriff, Webcam, Scanner bzw. Kamera (Handyfoto)

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl