Bauelemente Der Halbleiterelektronik: Teil 2 Feldeffekt-Transistoren, Thyristoren Und Optoelektronik

ISBN-13: 9783519064190 / Niemiecki / Miękka / 1978 / 323 str.

Herbert Tholl

Opis

Kaum ein anderer Bereich der Elektrotechnik hat sich in den ietzten 25 Jahren so schnell entwickelt wie die Halbleiterelektronik. Vorangetrieben durch neue Forschungsergeb nisse der Festkorperphysik und durch eine sHindig verbesserte Technologie bei der Her stellung von Halbleitern, waren zwei verschiedene Entwicklungsrichtungen zu beobach ten. Einerseits geiang es, die Integration bis zu einigen 1000 Halbleiterbauelementen auf einem einzigen Kristall durchzufUhren und somit hochintegrierte Schaltkreise, insbe sondere fUr die digitale Elektronik und Computertechnik, herzustellen, andererseits wurde dagegen eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen mit speziellen Eigenschaften entwickelt, die fUr viele elektronische Probleme optimale Losungen gestatten. Wahrend nun im Teil 1 dieses Buches, der im Frtihjahr 1976 erschien, die Sachgebiete Dioden und bipolare Transistoren behandelt werden, enthalt der jetzt vorliegende Teil 2 die Bereiche Feldeffekt-Transistoren, weitere Spezialtransistoren, Thyristor-Bauelemente sowie das inzwischen sehr umfangreich gewordene Gebiet der Optoelektronik. Auch hier wird wieder wie in Teil 1 versucht, trotz der Vielzahl der Bauelemente den Lehr buchcharakter zu wahren, urn den Studenten der Technischen Universitaten und der Fachhochschulen das Einarbeiten in dieses komplexe Stoffgebiet zu erleichtern. Das Buch kann deshalb gemeinsam mit Teil 1 als vorlesungsbegleitendes Lehrbuch benutzt werden, wobei der in den beiden Teilbanden zusammengetragene Stoff haufig tiber das in einer Elektronik-Vorlesung aus Zeitgrtinden Behandelbare hinausgeht. Die Bticher stellen deshalb auch eine wertvolle Erganzung zu dem in der Vorlesung behandelten Stoff dar und eignen sich fUr das Selbststudium. Ftir diesen Zweck ist die groBe Anzahl von detailliert durchgerechneten Beispielen vorteilhaft.

Spis treści

1 Transistoren mit besonderen Eigenschaften.- 1.1 Feldeffekt-Transistoren.- 1.1.1 Einführung und Übersicht.- 1.1.2 Sperrschicht-FET.- 1.1.2.1 Aufbau.- 1.1.2.2 Wirkungsweise und Kennlinien.- 1.1.2.3 Kenngrößen.- 1.1.2.4 Berechnung der Kennlinien.- 1.1.3 MOS-FET.- 1.1.3.1 MOS-FET vom Verarmungstyp.- 1.1.3.2 MOS-FET vom Anreicherungstyp.- 1.1.3.3 Kennlinien.- 1.1.4 Temperaturverhalten.- 1.1.4.1 Temperaturabhängigkeit des Gate-Stroms.- 1.1.4.2 Temperaturabhängigkeit des Drain-Stroms.- 1.1.5 Durchbruchspannungen.- 1.1.5.1 Gate-Durchbruchspannung.- 1.1.5.2 Drain-Source-Durchbruch-spannung.- 1.1.6 Kapazitäten und Hochfrequenzverhalten.- 1.1.6.1 Ersatzschaltung.- 1.1.6.2 Frequenzabhängige Leitwertparameter.- 1.1.6.3 Schaltverhalten.- 1.1.7 Rauschen.- 1.1.7.1 Rauschquellen im FET.- 1.1.7.2 Rauschzahl und Rauschspannung.- 1.1.8 Doppel-Gate-FET.- 1.1.9 Anwendungen.- 1.1.9.1 Kleinsignalverstärkung.- 1.1.9.2 Konstantstromquellen.- 1.1.9.3 Gesteuerte Widerstände.- 1.1.9.4 Digitale Schaltungen.- 1.1.9.5 Hochfrequenz-Schaltungen.- 1.2 Unijunction-Transistoren.- 1.2.1 Aufbau.- 1.2.2 Wirkungsweise, Kennlinien und Kenngrößen.- 1.2.3 Temperaturverhalten.- 1.2.4 Temperaturstabilisierung der Höckerspannung.- 1.2.5 Anwendungen.- 1.2.5.1 Sägezahngenerator.- 1.2.5.2 Triggerimpulsgenerator.- 1.2.5.3 Zeitverzögerungsschaltung.- 1.3 Lawinen-Transistoren.- 1.3.1 Durchbruchverhalten bipolarer Transistoren.- 1.3.2 Betrieb als Lawinen-Transistor.- 1.3.3 Anwendung als Impulsgenerator.- 2 Thyristoren.- 2.1 Allgemeine Übersicht.- 2.2 Trigger-Dioden.- 2.2.1 Rückwärts sperrende Trigger-Diode.- 2.2.1.1 Wirkungsweise, Kennlinien und Kenngrößen.- 2.2.1.2 Anwendung als Triggerimpuls-Generator.- 2.2.2 Bidirektionale Trigger-Diode (DIAC).- 2.3 Thyristor-Dioden.- 2.3.1 Rückwärts sperrende Thyristor-Diode (Vierschicht-Diode).- 2.3.1.1 Wirkungsweise.- 2.3.1.2 Kennlinie und Kenngrößen.- 2.3.1.3 Anwendungen.- 2.3.2 Bidirektionale Thyristor-Diode (Fünfschicht-Diode).- 2.4 Thyristor-Trioden.- 2.4.1 Rückwärts sperrende Thyristor-Triode (Thyristor).- 2.4.1.1 Wirkungsweise.- 2.4.1.2 Kennlinie.- 2.4.1.3 Kenngrößen der Anoden-Kathoden-Strecke.- 2.4.1.4 Kennlinien und Kenngrößen der Gate-Kathoden-Strecke.- 2.4.1.5 Schaltverhalten.- 2.4.1.6 Technischer Aufbau und Kühlung.- 2.4.1.7 Anwendungen.- 2.4.2 Bidirektionale Thyristor-Trioden (TRIAC).- 2.4.2.1 Kennlinie.- 2.4.2.2 Triggerung in den vier Betriebszuständen.- 2.4.2.3 Kenngrößen.- 2.4.2.4 Technologischer Aufbau.- 2.4.2.5 Anwendungen.- 2.5 Thyristor-Tetroden.- 2.5.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 2.5.2 Kennwerte.- 2.5.3 Anwendungsbeispiel.- 3 Optoelektronische Bauelemente.- 3.1 Grundlagen der Optoelektronik.- 3.1.1 Eigenschaften optischer Strahlung.- 3.1.1.1 Wellencharakter des Lichts.- 3.1.1.2 Teilchencharakter des Lichts.- 3.1.2 Thermische Strahlungsquellen.- 3.1.2.1 Absorption und Emission.- 3.1.2.2 Raumwinkelabhängige Strahlung.- 3.1.2.3 Spektrale Energieverteilung des schwarzen Strahlers.- 3.1.3 Radiometrische und photometrische Größen.- 3.1.3.1 Photometrische Größen.- 3.1.3.2 Umrechnung radiometrischer in photometrische Größen.- 3.1.3.3 Farbtemperatur und Normlicht-A.- 3.1.4 Wechselwirkung von Licht mit Halbleitern.- 3.1.4.1 Photoleiter.- 3.1.4.2 Photoemitter.- 3.2 Photowiderstände als Strahlungsempfänger.- 3.2.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 3.2.2 Kennlinien und Kenngrößen.- 3.2.2.1 Empfindlichkeit.- 3.2.2.2 Dynamische Eigenschaften.- 3.2.2.3 Grenzwerte.- 3.2.3 Anwendungen.- 3.2.3.1 Dämmerungsschalter.- 3.2.3.2 Helligkeitssteuerung von Lampen.- 3.3 Photodioden als Strahlungsempfänger.- 3.3.1 PN-Übergang unter Lichteinwirkung.- 3.3.2 Aufbau und Kennlinien.- 3.3.2.1 Kennlinienfeld.- 3.3.2.2 Photoelement.- 3.3.2.3 Solarzelle.- 3.3.3 Kenngrößen.- 3.3.3.1 Statische Kenngrößen.- 3.3.3.2 Dynamische Kenngrößen.- 3.3.3.3 Richtcharakteristik.- 3.3.4 Photo-PIN-Dioden.- 3.3.5 Photo-Lawinen-Dioden.- 3.3.5.1 Wirkungsweise und Kennlinien.- 3.3.5.2 Verstärkung-Bandbreite-Produkt.- 3.3.6 Photo-Duo-Dioden.- 3.3.6.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 3.3.6.2 Kennwerte und Kennlinien.- 3.3.7 Schaltung mit Photodioden.- 3.4 Phototransistoren als Strahlungsempfänger.- 3.4.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 3.4.2 Statische Kennlinien und Kenngrößen.- 3.4.3 Dynamisches Verhalten.- 3.4.3.1 Ersatzschaltung.- 3.4.3.2 Kurzschlußgrenzfrequenz.- 3.4.3.3 Grenzfrequenz bei Belastung.- 3.4.3.4 Schaltzeiten.- 3.4.3.5 Verbesserung des Schalt-und Frequenzverhaltens.- 3.4.4 Anwendungen.- 3.4.4.1 Einfaches optisches Relais.- 3.4.4.2 Optisches Relais mit Schmitt-Trigger.- 3.5 Photothyristoren als Strahlungsempfänger.- 3.5.1 Auf bau und Wirkungsweise.- 3.5.2 Kennwerte.- 3.5.3 Anwendung.- 3.6 Photo-FET als Strahlungsempfänger.- 3.7 Lumineszenz-Dioden als Strahlungssender.- 3.7.1 Lichterzeugung in Halbleitern.- 3.7.1.1 Direkte und indirekte Halbleiter.- 3.7.1.2 PN-Übergang als Lichtemitter.- 3.7.2 GaAs-Lumineszenz-Dioden.- 3.7.2.1 Herstellung und Aufbau.- 3.7.2.2 Abgestrahltes Spektrum.- 3.7.2.3 Wirkungsgrad und Quantenausbeute.- 3.7.2.4 Statische Kennlinien.- 3.7.2.5 Schaltverhalten.- 3.7.3 GaP-Lumineszenz-Dioden.- 3.7.3.1 Herstellung und Dotierung.- 3.7.3.2 Abgestrahlte Leistung, Quantenausbeute und Lichtstärke.- 3.7.3.3 Weitere Kennwerte.- 3.7.4 GaAsP-Lumineszenz-Dioden.- 3.7.4.1 Strahlungserzeugung im Mischkristall aus GaAs und GaP.- 3.7.4.2 Herstellung und Aufbau.- 3.7.4.3 Abgestrahlte Leistung, Quantenausbeute und Lichtstärke.- 3.7.4.4 Weitere Kennwerte.- 3.7.5 Lumineszenz-Dioden als Anzeigeelemente.- 3.7.5.1 Sieben-Segment-Anzeige.- 3.7.5.2 Anzeige mit 7 • 5-Diodenmatr.- 3.8 Optoelektronische Koppler.- 3.8.1 Optokoppler aus Lumineszenz-Diode und Photodiode.- 3.8.2 Optokoppler aus Lumineszenz-Diode und Phototransistor.- 3.8.2.1 Kennwerte.- 3.8.2.2 Photo-Darlington-Optokoppler.- 3.8.3 Photothyristor-Optokoppler.- 3.8.4 Optokoppler-Strahlschranken.- 3.8.4.1 Strahlschranken ohne Schwellwertschalter.- 3.8.4.2 Strahlschranke mit Schwellwertschalter.- 3.8.5 Optokoppler-Gleichstromrelais.- 3.8.6 Optokoppler-Wechselstromrelais.- 3.9 Laser-Dioden.- 3.9.1 Strahlungserzeugung durch stimulierte Emission.- 3.9.2 Resonator und Laser-Bedingung.- 3.9.2.1 Resonator.- 3.9.2.2 Laser-Bedingung.- 3.9.3 Aufbau und Kennwerte.- 3.9.3.1 Aufbau.- 3.9.3.2 Kennwerte.- 3.9.4 Informationsübertragung.- 4 Magnetoelektronische Bauelemente.- 4.1 Hall-Generatoren.- 4.1.1 Hall-Effekt.- 4.1.2 Aufbau und Kennwerte.- 4.1.2.1 Aufbau.- 4.1.2.2 Kennwerte.- 4.1.3 Anwendungen.- 4.1.3.1 Messung von Magnetfeldstärken.- 4.1.3.2 Kontaktlose Schalter.- 4.1.3.3 Hall-Multiplikator.- 4.2 Feldplatten.- 4.2.1 Magneto-Widerstand.- 4.2.2 Aufbau und Kennwerte.- 4.2.3 Anwendungen.- 4.3 Magnet-Dioden.- 4.3.1 Aufbau und Kennwerte.- 4.3.2 Anwendungen.- 5 Spannungsabhängige Widerstände.- 5.1 Aufbau und Kennwerte.- 5.1.1 Kennlinie.- 5.1.2 Gleichstromwiderstand und differentieller Widerstand.- 5.1.3 Verlustleistung.- 5.2 Anwendungen.- 6 Temperaturabhängige Widerstände.- 6.1 Heißleiter.- 6.1.1 Auf bau und Kennwerte.- 6.1.1.1 Aufbau.- 6.1.1.2 Heißleiter-Widerstand.- 6.1.1.3 Strom-Spannungs-Kennlinie.- 6.1.1.4 Erholzeit.- 6.1.2 Anwendungen.- 6.1.2.1 Temperaturmessung.- 6.1.2.2 Kompensationsschaltungen.- 6.1.2.3 Verzögerungsschaltungen.- 6.2 Kaltleiter.- 6.2.1 Aufbau und Kennwerte.- 6.2.1.1 Aufbau.- 6.2.1.2 Kaltleiter-Widerstand.- 6.2.1.3 Strom-Spannungskennlinie.- 6.2.1.4 Verlustleistung.- 6.2.2 Anwendungen.- 6.2.2.1 Überstromsicherung.- 6.2.2.2 Temperaturstabilisierung.- 6.2.2.3 Flüssig-keits-Niveaufühler.- 1 Weiterführende Bücher und Literatur.- 2 Normblätter.- 3 Schaltzeichen.- 4 Übersichtstafel.- 5 Formelzeichen.