Lehrveranstaltung Mikroelektronik

Studieninhalte

1. Einordnung, Begriffsbestimmungen
   • Vor- und Nachteile
   • Integrationsgrad
2. Bauelemente der Mikroelektronik
   • Halbleitermaterialien
     • Einordnung
     • Gitterstruktur
     • Eigenleitung
     • Störstellenleitung
     • Leitfähigkeit im Halbleiter
       • Einfluss elektrisches Feld
       • Einfluss Dotierung
     • Daten wichtiger Halbleitermaterialien
     • Ergänzung Diffusionsspannung
   • Halbleiterdioden
     • Wirkungsweise
     • Stromdurchflossener pn-Übergang
       • Flussfall
       • Sperrfall
     • Kennliniengleichungen
     • Reale Kennlinie
       • Bahnwiderstand
       • Durchbruch im Sperrbereich
     • Dynamische Eigenschaften
       • Sperrschichtkapazität
       • Diffusionskapazität
       • Kleinsignalersatzschaltbild
       • Großsignal-Schaltverhalten
     • Temperaturverhalten
     • Thermische Belastbarkeit
     • Spezielle Dioden - Einsatzgebiete
       • Gleichrichterdioden
       • Z-Dioden
       • Kapazitätsdioden (Varaktoren)
       • Schottkydioden
       • Tunneldioden
       • PIN-Dioden
   • Bipolartransistoren
     • Aufbau und Wirkungsweise
     • Grundschaltungen und Ersatzschaltbild
     • Kennlinienfelder und Arbeitspunkteinstellung
     • Temperaturverhalten
     • Arbeitspunktstabilisierung
     • Kleinsignalverhalten - Vierpolparameter
       • Ersatzschaltbild mit Hybrid-Parameter
       • Ersatzschaltbild mit y-Parametern (Leitwertparameter)
       • Ersatzschaltbild mit π-Parametern
     • Kleinsignalverstärker
       • Emitterschaltung
       • Basisschaltung
       • Kollektorschaltung
     • Schaltverhalten
   • Unipolartransistoren
     • Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET)
     • MOSFETs
     • Aufbau und Wirkungsweise
     • Kennlinien des MOSFET (Enhancement Typ)
     • Arbeitspunktstabilisierung
     • Temperaturverhalten
     • Kleinsignalersatzschaltbilder
       • Ersatzschaltbild mit y-Parametern (Leitwertparameter)
       • Ersatzschaltbild mit π-Parametern
     • Kleinsignalverstärker (Source Schaltung)
   • Operationsverstärker
     • Prinzipielle Funktion
     • Invertierende und Nichtinvertierende Grundschaltung
     • Transferkennlinie des realen OPV
     • Frequenzkompensation
     • Anwendungsgrundschaltungen
3. Technologien der Mikroelektronik
   • Klassifizierung
   • Prozessschritte
     • Waferherstellung
     • Schichttechnik
       • CVD-Verfahren
       • Thermische Oxidation
       • PVD-Verfahren
     • Fotolithografie
     • Dotiertechnik
     • Ätztechnik
   • Strukturerzeugung
   • Bipolartechnik
   • MOS-Technik
   • Assembly-Packaging
4. Integrierte Schaltungstechnik
   • Besonderheiten der integrierten Schaltungstechnik
   • Digitaltechnik
     • Bipolare Schaltkreisfamilien
       • TTL
       • ECL
     • MOS-Technik
     • CMOS-Technik
     • Dynamische Schaltungstechnik
   • Analogtechnik
     • Stromquellen - Stromspiegel
     • Spannungsquellen
     • Verstärker
5. Wirtschaftliche Aspekte
   • Zuverlässigkeit und Ausbeute
   • Kostenstruktur

1. HL-Diode Gleichrichtung, Stabilisierung: Eigenschaften von Halbleiter-Dioden, Gleichrichtung, Spannungsstabilisierung
2. Bipolartransistor, Emitterschaltung ohne Rückkopplung: Kennlinienfelder, Untersuchung einer Verstärkerstufe in Emitterschaltung
3. Operationsverstärker: Kennwerte des OPV, Untersuchung verschiedener Grundschaltungen
4. Digitale Schaltungen mit HCT-Bausteinen: Eigenschaften von Schaltkreisfamilien, kombinatorische und sequenzielle Schaltungen (Schloss, Würfel, Telefon-Besetztzeichen, Impulsdauermessung)
5. Besuch des Zentrums für Mikrotechnologien: überblicksmäßige Darstellung der Schaltkreisherstellung von der Siliziumscheibe bis zur Verkappung, Reinstraumbedingungen