Aktive elektronische Bauelemente: Aufbau, Struktur, Wirkungsweise, Eigenschaften und praktischer Einsatz diskreter und integrierter Halbleiter-Bauteile (German Edition)

Das Werk bietet ein umfangreiches Wissen über diskrete und integrierte Bauelemente der Halbleitertechnik. Beim Entwurf elektronischer Schaltungen sind gründliche Kenntnisse über eingesetzte Bauelemente erforderlich, um sowohl technisch als auch wirtschaftlich beste Lösungen zu finden und fehlerfreie Produkte zu realisieren. Als Basis werden die theoretischen und physikalischen Grundlagen der Halbleitertechnik vermittelt. Für alle Halbleiter-Bauelemente werden Aufbau, Wirkungsweise, Kenngrößen, Eigenschaften und Charakteristiken erläutert. Mögliche Anwendungen werden unter Bezug auf die Praxis aufgezeigt. Das Buch kann im Studium, in der Lehre sowie als Nachschlagewerk in der Praxis verwendet werden. Vorwort 5 Inhaltsverzeichnis 7 1 Einleitung 24 2 Grundlagen der Halbleiter 27 2.1 Halbleiter im Periodensystem der Elemente 27 2.2 Halbleiter zwischen Nichtleiter und Leiter 29 2.3 Aufbau der Atome 30 2.4 Direkte und indirekte Halbleiter 43 2.5 Eigenleitung 47 2.6 Störstellenleitung 52 3 Der pn-Übergang 60 3.1 Der pn-Übergang ohne äußere Spannung 60 3.2 Der pn-Übergang mit äußerer Spannung 69 3.3 Durchbruchmechanismen beim pn-Übergang 79 3.4 Schaltverhalten des pn-Übergangs 86 3.5 Gesamtkennlinie des pn-Übergangs 89 3.6 Halbleiter-Metall-Übergang 90 4 Halbleiterdioden 92 4.1 Ausführung 92 4.2 Aufbau 92 4.3 Elektrische Funktion 93 4.4 Bauarten 94 4.5 Verhalten einer Diode 95 4.6 Temperaturabhängigkeit der Diodenparameter 112 4.7 Kenn- und Grenzdaten von Dioden 115 4.8 Auszüge aus Datenblättern von Dioden 117 4.9 Herstellungsmethoden für pn-Übergänge 123 4.10 Aufbau von Halbleiterdioden 127 4.11 Diodentypen 133 5 Bipolare Transistoren 228 5.1 Definition und Klassifizierung von Transistoren 228 5.2 Grundsätzlicher Aufbau des Transistors 231 5.3 Richtungen von Strömen und Spannungen 232 5.4 Betriebszustände (Arbeitsbereiche) 233 5.5 Signaldynamik und Signalgröße 235 5.6 Funktionsweise 236 5.7 Die drei Grundschaltungen des Bipolartransistors 241 5.8 Einsatz als Verstärker oder Schalter 242 5.9 Kennlinien des Transistors 245 5.10 Durchbruchspannungen und Grenzströme 261 5.11 Maximale Verlustleistung 263 5.12 Erlaubter Arbeitsbereich 268 5.13 Rauschen beim Bipolartransistor 269 5.14 Beschreibung durch Gleichungen 287 5.15 Abhängigkeiten der Stromverstärkung 288 5.16 Dynamisches Schaltverhalten des Bipolartransistors 295 5.17 Modelle und Ersatzschaltungen des Bipolartransistors 299 5.18 Aufbau und Herstellungsverfahren von Bipolartransistoren 329 5.19 Hetero-Bipolartransistor (HBT) 338 5.20 Darlington-Transistor 341 6 Feldeffekttransistoren 348 6.1 Allgemeine Eigenschaften 348 6.2 Funktionsprinzip und Klassifikation 350 6.3 Die drei Grundschaltungen des Feldeffekttransistors 355 6.4 Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise des Sperrschicht-FET 356 6.5 Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise des MOSFETs 368 6.6 Modelle und Ersatzschaltungen des Feldeffekttransistors 388 6.7 Grenzdaten und Sperrströme 395 6.8 Der FET als Schalter 399 6.9 Rauschen beim Feldeffekttransistor 402 6.10 Spezielle Bauformen von Feldeffekttransistoren 403 6.11 Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) 416 7 Thyristoren 431 7.1 Einteilung der Thyristoren 431 7.2 Einrichtungs-Thyristortriode (Thyristor) 432 7.3 Spezielle Bauformen des Thyristors 456 8 Operationsverstärker 472 8.1 Allgemeines, Überblick 472 8.2 Schaltsymbol, Anschlüsse 473 8.3 Ausführungsformen 474 8.4 Betriebsspannungen 475 8.5 Operationsverstärker-Typen 477 8.6 Der normale Operationsverstärker 480 8.7 Der ideale Operationsverstärker 519 8.8 Interner Aufbau von Operationsverstärkern 520 8.9 Tipps zum praktischen Einsatz von Operationsverstärkern 528 9 Grundlagen integrierter Halbleiterschaltungen 531 9.1 Allgemeines zu integrierten Schaltungen 531 9.2 Kenngrößen digitaler Schaltkreise 544 9.3 Logikbaureihen 550 9.4 Bipolare Schaltkreisfamilien 552 9.5 MOS-Schaltkreisfamilien 572 10 Halbleiterspeicher 586 10.1 Einteilung digitaler Halbleiterspeicher 586 10.2 Allgemeiner Aufbau der Speicherbausteine 588 10.3 Einteilung der Tabellenspeicher 596 10.4 Einteilung der Festwertspeicher 596 10.5 Einteilung der flüchtigen Speicher 621 11 Anwendungsspezifische Integrierte Bausteine 638 11.1 Einsatz von ASICs 638 11.2 Einteilung von ASICs 639 11.3 Entwurfsablauf eines ASIC 643 11.4 Einteilung programmierbarer Logikbausteine 662 Liste verwendeter Formelzeichen 688 Literatur 696 Sachverzeichnis 699 Das Werk bietet ein umfangreiches Wissen über diskrete und integrierte Bauelemente der Halbleitertechnik. Beim Entwurf elektronischer Schaltungen sind gründliche Kenntnisse über eingesetzte Bauelemente erforderlich, um sowohl technisch als auch wirtschaftlich beste Lösungen zu finden und fehlerfreie Produkte zu realisieren. Als Basis werden die theoretischen und physikalischen Grundlagen der Halbleitertechnik vermittelt. Für alle Halbleiter-Bauelemente werden Aufbau, Wirkungsweise, Kenngrößen, Eigenschaften und Charakteristiken erläutert. Mögliche Anwendungen werden unter Bezug auf die Praxis aufgezeigt. Das Buch kann im Studium, in der Lehre sowie als Nachschlagewerk in der Praxis verwendet werden. Der Inhalt - Grundlagen der Halbleiter - pn-Übergang - Halbleiterdioden - Bipolare Transistoren - Feldeffekttransistoren - Thyristoren - Operationsverstärker - Grundlagen integrierter Halbleiterschaltungen - Halbleiterspeicher - Anwendungsspezifische integrierte Bausteine Die Zielgruppen Ingenieure, Informatiker und Physiker in der Praxis Studierende der Elektrotechnik an Fachschulen, Fachhochschulen, Höheren Technischen Lehranstalten und Technischen Universitäten Der Autor Leonhard Stiny ist Dipl.-Ing. Univ. der Elektrotechnik. Vor dem Ruhestand war er als Abteilungsleiter in der Elektronikentwicklung tätig. Zurzeit ist er Dozent an der IHK München und Lehrbeauftragter an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg für das Fach "Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik." Front Matter....Pages I-XXIII Einleitung....Pages 1-3 Grundlagen der Halbleiter....Pages 5-37 Der pn-Übergang....Pages 39-70 Halbleiterdioden....Pages 71-206 Bipolare Transistoren....Pages 207-326 Feldeffekttransistoren....Pages 327-409 Thyristoren....Pages 411-451 Operationsverstärker....Pages 453-511 Grundlagen integrierter Halbleiterschaltungen....Pages 513-567 Halbleiterspeicher....Pages 569-620 Anwendungsspezifische Integrierte Bausteine....Pages 621-670 Back Matter....Pages 671-713