Bauelemente der Halbleiterelektronik

Die Elektronik hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten so stürmisch entwickelt wie wohl kaum ein anderer Bereich der Elektrotechnik. Dabei waren es vor allem die Fortschritte der Festkörper- und Halbleiterphysik, die diese Entwicklung vorantrieben. Während in den fünfziger Jahren die Schaltungstechnik in zunehmendem Maße den übergang von Röhren- zu Transistorschaltungen vollzog, wurde in den sechziger Jahren als weiterer Fortschritt der Einsatz von integrierten Schaltkreisen erreicht. Im Bereich der integrierten Schaltkreise ist jetzt eine Entwicklung zu beobachten, die - bedingt durch eine verbesserte Halbleitertechnologie - zur Herstellung immer komplexerer integrierter Halbleiter­ schaltungen führt. Dies hat eine weitgehende Verringerung des Raumbedarfs elektroni­ scher Schaltungen zur Folge und führt gleichzeitig zur Steigerung ihrer Leistungsfähig­ keit. Sowohl elektronische Großrechner als auch besonders kleine elektronische Tisch­ rechner zeugen vom hohen Stand dieser Schaltungstechnik. Neben dieser Entwicklung hochintegrierter Halbleiterschaltungen wurde in den letzten zehn Jahren eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit speziellen Eigenschaften ent­ wickelt, die es erst ermöglichten, für viele Schaltungsprobleme besonders einfache und deshalb effektive Lösungen zu finden. Obwohl sich einerseits bei der Entwicklung neuer Halbleiterbauelemente bereits eine gewisse Sättigung abzeichnet, sind jedoch anderer­ seits viele dieser Bauelemente noch nicht in die Lehrbücher der Technischen Universi­ täten und Fachhochschulen eingegangen. Ziel dieses Buches ist es deshalb, eine Übersicht über die derzeit zur Verfügung stehenden Halbleiterbauelemente zu geben und ihren physikalischen Aufbau, ihre Wirkungsweise und ihre Anwendungsmöglichkeiten darzustellen.

1 Physikalische Grundlagen der Stromleitung in Festkörpern.- 1.1 Atomarer Aufbau der halbleitenden Elemente.- 1.2 Kristallaufbau der Halbleiter.- 1.3 Bändermodell des Festkörpers.- 1.4 Eigenleitung der Halbleiter.- 1.5 Störstellen-Halbleitung.- 2 Halbleiterdioden.- 2.1 PN-Übergang.- 2.2 Diskussion der Diodenkennlinie.- 2.3 Temperaturabhängigkeit von Sperrstrom und Durchlaßspannung.- 2.4 Schalt- und Frequenzverhalten.- 2.5 Kennwerte und Bauformen.- 2.6 Gleichrichterschaltungen mit Halbleiterdioden.- 3 Halbleiterdioden mit besonderen Eigenschaften.- 3.1 Z-Dioden.- 3.2 Tunnel-Dioden.- 3.3 Backward-Dioden.- 3.4 Spitzen-Dioden.- 3.5 Hot-carrier-Dioden.- 3.6 Kapazitäts-Dioden.- 3.7 Varaktor-Dioden.- 3.8 Step-recovery-Dioden.- 3.9 PIN-Dioden.- 3.10 Impatt-Dioden.- 3.11 Gunn-Dioden.- 4 Bipolare Transistoren.- 4.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 4.2 Transistorkennlinien.- 4.3 Darstellung der Verstärkung im Kennlinienfeld der Emitterschaltung.- 4.4 Kleinsignalverhalten.- 4.5 Temperaturverhalten.- 4.6 Einstellung und Stabilisierung des Arbeitspunktes.- 4.7 Kühlung.- 4.8 Durchbruchverhalten.- 4.9 Frequenzverhalten.- 4.10 Schaltverhalten.- 4.11 Transistorrauschen.- 4.12 Technologie und Bauformen.- 4.13 Weitere wichtige Grundschaltungen.- 1 Weiterführende Bücher und Literatur.- 2 Normblätter.- 3 Schaltzeichen.- 4 Verwendete Formelzeichen.