Lehrveranstaltung Elektronische Bauelemente und Schaltungen

Studieninhalte

1. Halbleiterphysikalische Grundlagen
   • Werkstoffeigenschaften
   • Eigenleitende und dotierte Halbleiter, Massenwirkungsgesetz
   • Stromflussmechanismen und Transportgleichung
2. Halbleiterdioden
   • Wirkungsweise
   • Kennlinie und Kennwerte
   • Dynamisches Verhalten
   • Thermisch - elektrische Wechselwirkungen
   • Ausführungsformen und Anwendungen - Gleichrichtung, Kapazitätsdiode, Z-Diode
3. Bipolartransistoren
   • Wirkungsweise
   • Grundschaltungen und Kennlinienfelder
   • Ausnutzbarer Kennlinienbereich und Arbeitspunkteinstellung
   • Temperaturverhalten
   • Stabilisierung des Arbeitspunktes
   • Kleinsignalverhalten und Vierpolparameter
   • Kleinsignalverstärker
4. Unipolartransistoren
   • Übersicht
   • Sperrschicht-Feldeffekttransistor
   • MOS-Transistoren
     • Wirkungsweise und Aufbau
     • Kennlinien
     • Ausführungsformen
   • Arbeitspunkteinstellung
   • Dynamisches Verhalten und Kleinsignalverstärker
5. Mehrschichtbauelemente
   • Thyristor
   • Wirkungsweise und Kennwerte
   • Grundschaltungen
   • Weitere Ausführungsformen
6. Bauelemente der Optoelektronik
   • Strahlungssender
   • Strahlungsempfänger und Solarzellen
   • Optokoppler
   • Strahlungsübertragung in Fasern
   • Flüssigkristallanzeigen
7. Verstärker
   • Operationsverstärker
   • Leistungsverstärker
8. Schaltkreisfamilien / Mikroelektronik
   • Besonderheiten
   • TTL-Technik
   • CMOS-Technik
9. Grundschaltungen der Mikroelektronik
   • Kombinatorische Schaltungen
   • Sequentielle Schaltungen

1. Halbleiterphysikalische Grundlagen
   • Leitfähigkeit, spezifischer Widerstand, Eigenleitung, Dotierung, Störstellenkonzentration, Potenzialdifferenz am pn-Übergang
2. Halbleiterdiode
   • Diffusionsspannung, Raumladungszone, Sperrschichtkapazität
   • Strom-Spannungskennlinie, Temperaturabhängigkeit der Diodenkennlinie
   • Kapazitätsdiode, Schwingkreisabstimmung
   • Anwendung als Netzgleichrichter und HF-Gleichrichter
   • Z-Diode und Anwendung zur Spannungsstabilisation
3. Bipolartransistoren
   • Strom-Spannungs-Gleichungen, Temperaturabhängigkeit der Kennwerte
   • Arbeitspunkteinstellung und Arbeitspunktstabilisierung, Gegenkopplung
   • Kleinsignalverhalten, Ersatzschaltbild, Grenzfrequenzen
   • thermisches Ersatzschaltbild
4. Unipolartransistoren
   • Strom-Spannungs-Gleichungen
   • Arbeitspunkteinstellung und Arbeitspunktstabilisierung
   • Kleinsignalverhalten, Ersatzschaltbild, Grenzfrequenzen
5. Verstärker
   • Prinzip der Gegenkopplung
   • OPV-Grundschaltungen mit idealem und realem OPV,
   • Berechnung von Eingangswiderständen und Grenzfrequenzen
   • OPV-Schaltung mit ausgewählten Bauelementen in der Rückführung
   • Leistungsverstärker in A- und B-Betrieb
6. Digitale Schaltkreisfamilien
   • Logische Pegel, Lastfaktor, Störabstand
   • Gatterausgangsstufen, Wired-OR-Verknüpfung
   • Ansteuerbarkeit der Schaltkreisfamilien untereinander
   • Gatterverzögerungszeit und Gatterverlustleistung
7. Kombinatorische Schaltungen
   • Übungen zur Vereinfachung logischer Funktionen
   • Entwurf kombinatorischer Schaltungen
8. Sequentielle Schaltungen
   • Grundfunktionen von Flipflops
   • Dynamische Kennwerte von FF's, Voreinstellzeit, Haltezeit, Verzögerungszeit, max. Taktfrequenz
   • Impulsdiagramme sequentieller Schaltungen
   • Entwurf sequentieller Schaltungen

1. HL-Diode, Gleichrichtung, Stabilisierung: Kennlinien und Eigenschaften von Halbleiter-Dioden, Gleichrichtung, Spannungsstabilisierung mit Z-Diode
2. Bipolartransistor, Emitterschaltung ohne Rückkopplung: Kennlinienfelder, Untersuchung einer Verstärkerstufe in Emitterschaltung
3. Schaltungssimulation mit PSPICE: Was bedeutet Simulation einer elektronischen Schaltung? Simulation einer Verstärkerstufe in Emitterschaltung
4. Der MOS-Feldeffektransistor: Kennlinienverhalten, Spannungsverstärkerstufe in Sourceschaltung
5. Operationsverstärker: Kennwerte des OPV, Untersuchung verschiedener Grundschaltungen
6. Digitale Schaltungen mit HCT-Bausteinen: Eigenschaften von Schaltkreisfamilien, kombinatorische und sequenzielle Schaltungen (Schloss, Würfel, Telefon-Besetztzeichen, Impulsdauermessung)