Werkstoffe in der Elektrotechnik

1 Grundlagen

1.0 Überblick

1.1 Atombau und Bindungen

1.1.1 Elektronenverteilung im Einzelatom

1.1.2 Bindungszustände

1.1.2.1 Atombindung

1.1.2.2 Ionenbindung

1.1.2.3 Metallbindung

1.2 Bildung von Ordnungszuständen in festen metallischen und nichtmetallischen anorganischen Werkstoffen

1.2.1 Ideale Kristallstruktur

1.2.2 Gittertypen

1.2.3 MILLERsche Indizierung zur Angabe der Lage von Gitterebenen

1.2.4 Reale Kristallstruktur

1.3 Bildung von Ordnungszuständen in flüssigkristallinen Werkstoffen

1.3.1 Nematische* Phasen

1.3.2 Cholesterische* Phasen

1.3.3 Smektische* Phasen

1.3.4 Kolumnare Phasen

1.3.5 Ausblick

1.4 Bildung von Phasen, Phasengleichgewichtsdiagramme

1.4.1 Phasenübergang flüssig-fest und fest-flüssig; Schmelzen und Erstarren

1.4.2 Zustandsdiagramme von metallischen Zweistoffsystemen

1.4.2.1 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand (V-Diagramm)

1.4.2.2 Legierung mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssigen und völliger Löslichkeit im festen Zustand (Linsendiagramm)

1.4.2.3 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssigen und teilweiser Löslichkeit im festen Zustand (Mischungslücke)

2 Das mechanische Verhalten von Werkstoffen

2.0 Überblick

2.1 Ausgewählte mechanische und thermische Kenngrößen

2.1.1 Mechanische Werkstoffkenngrößen

2.1.1.1 Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 für Metalle

2.1.1.2 Zugversuch für Kunststoffe

2.1.1.3 Härteprüfung

2.1.1.4 Schlagfestigkeit

2.1.2 Thermische Werkstoffkenngrößen

2.2 Das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe

2.2.1 Elastische und plastische Verformung

2.2.2 Kristallerholung und Rekristallisation

2.3 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer Werkstoffe

2.3.1 Das Verformungsverhalten polymerer organischer Werkstoffe

2.3.2 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer anorganischer Werkstoffe

3 Das elektrische Verhalten von Werkstoffen

3.0 Überblick

3.1 Ursachen der elektrischen Leitfähigkeit im Festkörper

3.2 Leitungsmechanismen

3.2.1 Leiter

3.2.2 Nichtleiter

3.2.3 Halbleiter

3.2.4 Supraleiter

4 Elektrochemisches Verhalten metallischer Werkstoffe

4.0 Überblick

4.1 Redox-Reaktionen und das elektrochemische Potenzial

4.2 Galvanische Zellen

4.2.1 Zellen mit Metall-Anoden (Minuspol)

4.2.2 Zelle mit Li+-Ionen als Elektroden

4.3 Brennstoffzellen

4.4 Die Elektrolyse

4.5 Die elektrochemische Korrosion

5 Leiterwerkstoffe

5.0 Überblick

5.1 Der spezifische elektrische Widerstand

5.2 Werkstoffe für kompakte Leiter

5.3 Werkstoffe für Leitschichten und Schichtkombinationen

6 Widerstandswerkstoffe

6.0 Überblick

6.1 Werkstoffe für kompakte Widerstände

6.1.1 Präzisions- und Messwiderstände

6.1.2 Heizwiderstände (DIN 17470)

6.1.3 Werkstoffe für Dehnungsmessstreifen

6.2 Werkstoffe für Widerstandsschichten

7 Kontaktwerkstoffe

7.0 Überblick

7.1 Der bewegte Kontakt

7.1.1 Physikalische und chemische Vorgänge am Kontakt

7.1.2 Werkstoffe für bewegte Kontakte

7.2 Der feste Kontakt

8 Halbleiterwerkstoffe

8.0 Überblick

8.1 Werkstoffe für Sperrschicht gesteuerte Halbleiterbauelemente

8.1.1 Leitungsmechanismen, die n- und p-Leitung

8.1.2 Die spezifische elektrische Leitfähigkeit von Halbleiterwerkstoffen

8.1.3 Vorgänge am p-n-Übergang

8.1.4 Vorgänge in der p-n-p- bzw. n-p-n-Grenzschicht

8.1.5 Vorgänge im Feldeffekttransistor (FET)

8.2 Werkstoffe für Volumenhalbleiterbauelemente

8.2.1 Werkstoffe für Fotowiderstände

8.2.2 Werkstoffe für HALL-Sonden

8.2.3 Werkstoffe für Thermistoren und Varistoren

9 Isolierstoffe und dielektrische Werkstoffe

9.0 Überblick

9.1 Elektrische Kenngrößen

9.1.1 Spezifischer Durchgangswiderstand (Innenwiderstand)

9.1.2 Oberflächenwiderstand

9.1.3 Kriechstromfestigkeit

9.1.4 Durchschlagfestigkeit

9.2 Dielektrisches Verhalten

9.2.1 Polarisation und Polarisationsmechanismen

9.2.2 Permittivitätszahl (Dielektrizitätszahl)

9.2.3 Dielektrischer Verlustfaktor

9.2.4 Temperatur- und Frequenzabhängigkeit

9.3 Isolierstoffe

9.3.1 Isolierstoffe für Kabel und Leitungen

9.3.2 Isolierstoffe für elektronische Baugruppen und Bauelemente

9.4 Dielektrika für Kondensatoren

9.5 Dielektrika für Sensoren und Aktuatoren

10 Supraleitende Werkstoffe

10.0 Überblick

10.1 Werkstoffentwicklung und Anwendungsmöglichkeiten

11 Magnetwerkstoffe

11.0 Überblick

11.1 Das magnetische Verhalten von Werkstoffen

11.1.1 Magnetische Größen

11.1.2 Ursachen des Magnetismus

11.2 Ferromagnetische Werkstoffe

11.2.1 Hartmagnetische Ferromagnetika

11.2.2 Weichmagnetische Ferromagnetika

11.3 Ferrimagnetische Werkstoffe

11.4 Magnetwerkstoffe für Speicher

12 Lichtwellenleiter

12.0 Überblick

12.1 Physikalische Grundlagen

12.2 Werkstoffe und Technologie

13 Fertigungsverfahren in der Elektrotechnik und Elektronik

13.0 Überblick

13.1 Verfahren der Si-Technologie

13.1.1 Einkristallines Silizium

13.1.2 Planartechnik

13.2 Metallisierung von Dielektrika

13.3 Leiterplattentechnik

13.3.1 Allgemeines

13.3.2 Technologische Varianten zur Leiterplattenherstellung

Lösungsteil