Werkstoffe in der Elektrotechnik - Grundlagen - Struktur - Eigenschaften - Prüfung - Anwendung - Technologie

von: Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2013

ISBN: 9783446437487

Sprache: Deutsch

386 Seiten, Download: 21027 KB

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Mehr zum Inhalt

Werkstoffe in der Elektrotechnik - Grundlagen - Struktur - Eigenschaften - Prüfung - Anwendung - Technologie

	Inhalt	10
	Verwendete Formelzeichen (Fz) mit Einheiten (E) und Abku¨rzungen	14
	1 Grundlagen	20
	1.0 Überblick	20
	1.1 Atombau und Bindungen	22
	1.1.1 Elektronenverteilung im Einzelatom	22
	1.1.2 Bindungszustände	25
	1.1.2.1 Atombindung	25
	1.1.2.2 Ionenbindung	30
	1.1.2.3 Metallbindung	32
	1.2 Bildung von Ordnungszuständen in festen metallischen und nichtmetallischen anorganischen Werkstoffen	35
	1.2.1 Ideale Kristallstruktur	37
	1.2.2 Gittertypen	38
	1.2.3 MILLERsche Indizierung zur Angabe der Lage von Gitterebenen	43
	1.2.4 Reale Kristallstruktur	44
	1.3 Bildung von Ordnungszuständen in flu¨ssigkristallinen Werkstoffen	49
	1.3.1 Nematische Phasen	50
	1.3.2 Cholesterische Phasen	52
	1.3.3 Smektische Phasen	53
	1.3.4 Kolumnare Phasen	54
	1.3.5 Ausblick	54
	1.4 Bildung von Phasen, Phasengleichgewichtsdiagramme	56
	1.4.1 Phasenu¨bergang flu¨ssig-fest und fest-flu¨ssig	56
	1.4.2 Zustandsdiagramme von metallischen Zweistoffsystemen	60
	1.4.2.1 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flu¨ssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand (V-Diagramm)	63
	1.4.2.2 Legierung mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flu¨ssigen und völliger Löslichkeit im festen Zustand (Linsendiagramm)	65
	1.4.2.3 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flu¨ssigen und teilweiser Löslichkeit im festen Zustand (Mischungslu¨cke)	67
	Selbstkontrolle zu Kapitel 1	70
	2 Das mechanische Verhalten von Werkstoffen	72
	2.0 Überblick	72
	2.1 Ausgewählte mechanische und thermische Kenngrößen	73
	2.1.1 Mechanische Werkstoffkenngrößen	73
	2.1.1.1 Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 fu¨r Metalle	73
	2.1.1.2 Zugversuch fu¨r Kunststoffe	76
	2.1.1.3 Härtepru¨fung	78
	2.1.1.4 Schlagfestigkeit	79
	2.1.2 Thermische Werkstoffkenngrößen	80
	2.2 Das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe	83
	2.2.1 Elastische und plastische Verformung	83
	2.2.2 Kristallerholung und Rekristallisation	86
	2.3 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer Werkstoffe	91
	2.3.1 Das Verformungsverhalten polymerer organischer Werkstoffe	91
	2.3.2 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer anorganischer Werkstoffe	94
	Selbstkontrolle zu Kapitel 2	98
	3 Das elektrische Verhalten von Werkstoffen	100
	3.0 Überblick	100
	3.1 Ursachen der elektrischen Leitfähigkeit im Festkörper	100
	3.2 Leitungsmechanismen	103
	3.2.1 Leiter	103
	3.2.2 Nichtleiter	106
	3.2.3 Halbleiter	106
	3.2.4 Supraleiter	108
	Selbstkontrolle zu Kapitel 3	111
	4 Elektrochemisches Verhalten metallischer Werkstoffe	112
	4.0 Überblick	112
	4.1 Redox-Reaktionen und das elektrochemische Potenzial	112
	4.2 Galvanische Zellen	117
	4.2.1 Zellen mit Metall-Anoden (Minuspol)	120
	4.2.2 Zelle mit Li+-Ionen als Elektroden	122
	4.3 Brennstoffzellen	126
	4.4 Die Elektrolyse	129
	4.5 Die elektrochemische Korrosion	131
	Selbstkontrolle zu Kapitel 4	135
	5 Leiterwerkstoffe	137
	5.0 Überblick	137
	5.1 Der spezifische elektrische Widerstand	137
	5.2 Werkstoffe fu¨r kompakte Leiter	145
	5.3 Werkstoffe fu¨r Leitschichten und Schichtkombinationen	156
	Selbstkontrolle zu Kapitel 5	163
	6 Widerstandswerkstoffe	164
	6.0 Überblick	164
	6.1 Werkstoffe fu¨r kompakte Widerstände	164
	6.1.1 Präzisions- und Messwiderstände	165
	6.1.2 Heizwiderstände (DIN 17470)	166
	6.1.3 Werkstoffe fu¨r Dehnungsmessstreifen	167
	6.2 Werkstoffe fu¨r Widerstandsschichten	169
	Selbstkontrolle zu Kapitel 6	173
	7 Kontaktwerkstoffe	175
	7.0 Überblick	175
	7.1 Der bewegte Kontakt	175
	7.1.1 Physikalische und chemische Vorgänge am Kontakt	176
	7.1.2 Werkstoffe fu¨r bewegte Kontakte	179
	7.2 Der feste Kontakt	183
	Selbstkontrolle zu Kapitel 7	190
	8 Halbleiterwerkstoffe	191
	8.0 Überblick	191
	8.1 Werkstoffe fu¨r Sperrschicht gesteuerte Halbleiterbauelemente	192
	8.1.1 Leitungsmechanismen, die n- und p-Leitung	194
	8.1.2 Die spezifische elektrische Leitfähigkeit von Halbleiterwerkstoffen	197
	8.1.3 Vorgänge am p-n-Übergang	199
	8.1.4 Vorgänge in der p-n-p- bzw. n-p-n-Grenzschicht	207
	8.1.5 Vorgänge im Feldeffekttransistor (FET)	209
	8.2 Werkstoffe fu¨r Volumenhalbleiterbauelemente	211
	8.2.1 Werkstoffe fu¨r Fotowiderstände	212
	8.2.2 Werkstoffe fu¨r HALL-Sonden	213
	8.2.3 Werkstoffe fu¨r Thermistoren und Varistoren	214
	Selbstkontrolle zu Kapitel 8	217
	9 Isolierstoffe und dielektrische Werkstoffe	219
	9.0 Überblick	219
	9.1 Elektrische Kenngrößen	221
	9.1.1 Spezifischer Durchgangswiderstand (Innenwiderstand)	221
	9.1.2 Oberflächenwiderstand	222
	9.1.3 Kriechstromfestigkeit	223
	9.1.4 Durchschlagfestigkeit	223
	9.2 Dielektrisches Verhalten	226
	9.2.1 Polarisation und Polarisationsmechanismen	226
	9.2.2 Permittivitätszahl (Dielektrizitätszahl)	229
	9.2.3 Dielektrischer Verlustfaktor	231
	9.2.4 Temperatur- und Frequenzabhängigkeit	232
	9.3 Isolierstoffe	234
	9.3.1 Isolierstoffe fu¨r Kabel und Leitungen	235
	9.3.2 Isolierstoffe fu¨r elektronische Baugruppen und Bauelemente	236
	9.4 Dielektrika fu¨r Kondensatoren	245
	9.5 Dielektrika fu¨r Sensoren und Aktuatoren	250
	Selbstkontrolle zu Kapitel 9	256
	10 Supraleitende Werkstoffe	258
	10.0 Überblick	258
	10.1 Werkstoffentwicklung und Anwendungsmöglichkeiten	258
	Selbstkontrolle zu Kapitel 10	264
	11 Magnetwerkstoffe	265
	11.0 Überblick	265
	11.1 Das magnetische Verhalten von Werkstoffen	265
	11.1.1 Magnetische Größen	265
	11.1.2 Ursachen des Magnetismus	267
	11.2 Ferromagnetische Werkstoffe	273
	11.2.1 Hartmagnetische Ferromagnetika	277
	11.2.2 Weichmagnetische Ferromagnetika	282
	11.3 Ferrimagnetische Werkstoffe	289
	11.4 Magnetwerkstoffe fu¨r Speicher	293
	Selbstkontrolle zu Kapitel 11	300
	12 Lichtwellenleiter	302
	12.0 Überblick	302
	12.1 Physikalische Grundlagen	302
	12.2 Werkstoffe und Technologie	307
	Selbstkontrolle zu Kapitel 12	312
	13 Fertigungsverfahren in der Elektrotechnik und Elektronik	313
	13.0 Überblick	313
	13.1 Verfahren der Si-Technologie	313
	13.1.1 Einkristallines Silizium	313
	13.1.2 Planartechnik	316
	13.2 Metallisierung von Dielektrika	317
	13.3 Leiterplattentechnik	322
	13.3.1 Allgemeines	322
	13.3.2 Technologische Varianten zur Leiterplattenherstellung	324
	Selbstkontrolle zu Kapitel 13	332
	Lösungsteil	333
	Lösungen der Übungen	333
	Lösungen zur Selbstkontrolle	363
	Verwendete und weiterfu¨hrende Literatur	365
	Bildnachweis	370
	Sachwortverzeichnis	371

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von: Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler

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