Halbleitertechnik I - Bipolartechnik (HL I - Bipolar)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Bipolar Technology)

Lehrveranstaltungen:

• • Halbleitertechnik I - Bipolartechnik
    (Vorlesung, 2 SWS, Jörg Schulze, Mo, 12:15 - 13:45, 0.111; Einzeltermin am 25.4.2022, 8:15 - 9:45, 0.111)
  • Übungen zu Halbleitertechnik I - Bipolartechnik
    (Übung, 2 SWS, Jannik Schwarberg, Mo, 8:15 - 9:45, 0.111; ab 2.5.2022)

Empfohlene Voraussetzungen:

Kenntnisse aus den Vorlesungen Halbleiterbauelemente und HLT I - Technologie Integrierter Schaltungen von Vorteil

Inhalt:

• Beschreibung eines psn-Übergangs im thermodynamischen Gleichgewicht (Raumladungszonen, Poisson-Gleichung, Depletion-Näherung und Built-in-Spannung),

• Beschreibung eines psn-Übergangs im Nicht-Gleichgewicht (I-U-Charakterisitik des idealen pn-Übergangs, Rekombinationsmechanismen in pn-Übergängen, I-U-Charakterisitik des realen pn-Übergangs, Durchbruchmechanismen in pn-Übergängen),

• Dioden-Spezialformen: Schottky-Diode und Ohmscher Kontakt, Z-Dioden (Zener-Diode und Avalanche-Diode), IMPATT-Diode (Impact-Ionization-Avalanche-Transit-Time-Diode), Gunn-Diode, Uni-Tunneldiode, Esaki-Tunneldiode, Shockley-Diode, DIAC (Diode for Alternating Current),

• Aufbau und Funktionsweise von Bipolar- und Heterobiplartransistoren: Ideales und reales Verhalten und Hochfrequenzbetrieb,

• Thyristor und lichtgezündeter Thyristor, TRIAC (Triode for Alternating Current).

Als Ausblick wird zum Schluss der Vorlesung auf Leistungsbipolartransistoren mit isoliertem Gate wie dem Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO-Thyristor) und dem Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)und auf BiCMOS-Schaltungen eingegangen.

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden besitzen die Kenntnis und das Verständnis der mathematisch-physikalischen Grundlagen der Bauelement-Modellierung, kennen die ideale und die reale Funktionsweise und den Aufbau diverser Halbleiterdioden und haben ein umfassendes Verständnis vom Aufbau und vom idealen/ realen Verhalten eines Bipolar- und eines Heterobipolartransistors. Darüber hinaus kennen sie die prinzipielle Funktionsweise von Thyristoren und haben erste Grundkenntnisse von der Funktionsweise von Leistungsbipolartransistoren mit isoliertem Gate und von BiCMOS-Schaltungen (BiCMOS: Schaltungstechnik, bei der Bipolar- und Feldeffekttransistoren miteinander kombiniert werden). Außerdem kennen sie die prinzipiellen Herstellungsprozessabläufe moderner Bipolar- und BiCMOS-Prozesse.

Literatur:

• Schaumburg: Halbleiter, Teubner Verlag, 1991

• Löcherer: Halbleiterbauelemente, Teubner Verlag, 1992

• Thuselt: Physik der Halbleiterbauelemente, Springer Verlag, 2005

• Sze: Physics of Semiconductor Devices, John Wiley & Sons, 1981

• Roulsten: An Introduction to the Phys. of Sem. Devices, Oxford Univ. Press, 1999

• Chang: ULSI Devices, John Wiley & Sons, 2000

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Berufspädagogik Technik (Master of Education)
   (Po-Vers. 2020w | TechFak | Berufspädagogik Technik (Master of Education) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule Fachwissenschaft | Halbleitertechnik I - Bipolartechnik (HL I))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Halbleitertechnik I - Bipolartechnik (HL I) (Prüfungsnummer: 25211)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023

1. Prüfer:

Jörg Schulze