Werkstoffe in der Elektrotechnik: Grundlagen, Aufbau, Eigenschaften, Prüfung, Anwendung, Technologie ; mit ... 75 Tabellen sowie zahlreichen Beispielen, Übungen und Testaufgaben
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| Previous Title: | Fischer, Hans Werkstoffe in der Elektrotechnik |
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| Main Authors: | , |
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
München
Hanser
2007
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| Edition: | 6., neu bearb. Aufl. |
| Series: | Lernbücher der Technik
|
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| Online Access: | Beschreibung für Leser Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 386 S. zahlr. Ill. und graph. Darst. 23 cm |
| ISBN: | 9783446407077 3446407073 |
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Inhalt
Verwendete Formelzeichen (Fz) und Abkürzungen mit Einheiten (E) 13
1 Grundlagen
1.0 Überblick 19
1.1 Bildung von Bindungszuständen in Werkstoffen 21
1.1.1 Atombindung, Moleküle, van der WAALS'sche Bindungen 27
1.1.2 Ionenbindung 33
1.1.3 Metallbindung 35
1.2 Bildung von Ordnungszuständen in festen metallischen und nichtmetallischen
anorganischen Werkstoffen 36
1.2.1 Ideale Kristallstruktur 37
1.2.2 Gittertypen 39
1.2.3 Analytische Beschreibung des Raumgitters 43
1.2.4 Reale Kristallstruktur 44
1.3 Bildung von Ordungszuständen in flüssigen Werkstoffen 50
1.4 Bildung von Phasen, Phasengleichgewichtsdiagramme 55
1.4.1 Phasenübergang flüssig fest und fest flüssig; Schmelzen und Erstarren . 55
1.4.2 Zustandsdiagramme von metallischen Zweistoffsystemen 58
1.4.2.1 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im
flüssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand (V Diagramm) 61
1.4.2.2 Legierung mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im
flüssigen Zustand und völliger Löslichkeit im festen Zustand
(Linsendiagramm) 64
1.4.2.3 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssi¬
gen Zustand und teilweiser Löslichkeit im festen Zustand 66
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 1 70
2 Das mechanische Verhalten von Werkstoffen
2.0 Überblick 71
2.1 Ausgewählte Verfahren zur Bestimmung nichtelektrischer Werkstoffeigenschaften . . 72
2.1.1 Zugversuch 72
2.1.2 Härteprüfung 79
2.1.2.1 Härteprüfverfahren für Metalle 80
2.1.2.2 Härteprüfverfahren für Kunststoffe 83
2.1.3 Schlagfestigkeit 84
2.1.4 Wärmedehnung 86
2.1.5 Wärmeformbeständigkeit 87
2.1.6 Wärmebeständigkeit 88
2.2 Das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe 90
2.3 Kristallerholung und Rekristallisation 95
2.4 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer Werkstoffe 99
2.4.1 Das Verformungsverhalten organischer Werkstoffe 100
2.4.2 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer anorganischer Werkstoffe . 103
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 2 106
3 Elektrochemisches Verhalten metallischer Werkstoffe
3.0 Überblick 108
10 Inhalt
3.1 Redox Reaktionen und das elektrochemische Potenzial 108
3.2 Galvanische Zellen 113
3.3 Die Elektrolyse 121
3.4 Die elektrochemische Korrosion 123
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 3 126
4 Das elektrische Verhalten von Werkstoffen
4.0 Überblick 128
4.1 Ursachen der elektrischen Leitfähigkeit 128
4.2 Leitungsmechanismus 130
4.2.1 Leiter 130
4.2.2 Nichtleiter 133
4.2.3 Halbleiter 134
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 4 135
5 Leiterwerkstoffe
5.0 Überblick 137
5.1 Der spezifische elektrische Widerstand 137
5.2 Werkstoffe für kompakte Leiter 146
5.3 Werkstoffe für Leitschichten und Schichtkombinationen 156
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 5 166
6 Widerstandswerkstoffe
6.0 Überblick 168
6.1 Werkstoffe für kompakte Widerstände 169
6.2 Werkstoffe für Widerstandsschichten 175
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 6 179
7 Kontaktwerkstoffe
7.0 Überblick 181
7.1 Einteilung der Kontakte 181
7.2 Der bewegte Kontakt 183
7.2.1 Physikalische und chemische Vorgänge am Kontakt 183
7.2.2 Werkstoffe für bewegte Kontakte 186
7.3 Der feste Kontakt 190
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 7 197
8 Halbleiterwerkstoffe
8.0 Überblick 199
8.1 Werkstoffe für Sperrschicht gesteuerte Halbleiterbauelemente 200
8.1.1 Leitungsmechanismen, die n und p Leitung 202
8.1.2 Die spezifische elektrische Leitfähigkeit von Halbleiterwerkstoffen 205
8.1.3 Vorgänge am p n Übergang 207
8.1.4 Vorgänge in der p n p bzw. n p n Grenzschicht 214
8.1.5 Vorgänge im Feldeffekttransistor (FET) 216
8.2 Werkstoffe für Volumenhalbleiterbauelemente 218
8.2.1 Werkstoffe für Dehnungsmessstreifen 218
8.2.2 Werkstoffe für Fotowiderstände 219
8.2.3 Werkstoffe für HALL Generatoren 220
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 8 222
Inhalt 11
9 Isolier und dielektrische Werkstoffe
9.0 Überblick 224
9.1 Elektrische Kenngrößen 226
9.1.1 Spezifischer Durchgangswiderstand (Innenwiderstand) 226
9.1.2 Oberflächenwiderstand 227
9.1.3 Kriechstromfestigkeit 227
9.1.4 Durchschlagfestigkeit 228
9.2 Dielektrisches Verhalten 229
9.2.1 Polarisation und Polarisationsmechanismen 229
9.2.2 Permittivitätszahl(Dielektrizitätszahl) 235
9.2.3 Dielektrischer Verlustfaktor 236
9.2.4 Temperatur und Frequenzabhängigkeit 237
9.3 Isolierstoffe 240
9.3.1 Isolierstoffe für Kabel und Leitungen 241
9.3.2 Isolierstoffe für elektronische Baugruppen und Bauelemente 243
9.4 Dielektrika für Kondensatoren 251
9.5 Dielektrika für Sensoren und Aktuatoren 257
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 9 263
10 Supraleitende Werkstoffe
10.0 Überblick 265
10.1 Charakteristik des supraleitenden Zustandes 266
10.2 Werkstoffentwicklung und Anwendungsmöglichkeiten 269
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 10 275
11 Magnetwerkstoffe
11.0 Überblick 276
11.1 Das magnetische Verhalten von Werkstoffen 276
11.1.1 Magnetische Größen 276
11.1.2 Ursachen des Magnetismus 278
11.2 Ferromagnetische Werkstoffe 284
11.2.1 Hartmagnetische Ferromagnetika 289
11.2.2 Weichmagnetische Ferromagnetika 294
11.3 Ferrimagnetische Werkstoffe 302
11.4 Magnetische Speicherwerkstoffe 306
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 11 312
12 Lichtwellenleiter
12.0 Überblick 314
12.1 Physikalische Grundlagen 314
12.2 Werkstoffe und Technologie 319
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 12 324
13 Fertigungsverfahren in der Elektrotechnik und Elektronik
13.0 Überblick 325
13.1 Verfahren der Si Technologie 325
13.1.1 Einkristallines Silizium 325
13.1.2 Planartechnik 328
13.2 Metallisierung von Dielektrika 330
13.3 Leiterplattentechnik 324
12 Inhalt
13.3.1 Allgemeines 334
13.3.2 Technologische Varianten zur Leiterplattenherstellung 336
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 13 345
Lösungsteil
Lösungen der Übungen 346
Lösungen zu Lernerfolgskontrolle 374
Verwendete und weiterführende Literatur 376
Sachwortverzeichnis 379 |
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Inhalt
Verwendete Formelzeichen (Fz) und Abkürzungen mit Einheiten (E) 13
1 Grundlagen
1.0 Überblick 19
1.1 Bildung von Bindungszuständen in Werkstoffen 21
1.1.1 Atombindung, Moleküle, van der WAALS'sche Bindungen 27
1.1.2 Ionenbindung 33
1.1.3 Metallbindung 35
1.2 Bildung von Ordnungszuständen in festen metallischen und nichtmetallischen
anorganischen Werkstoffen 36
1.2.1 Ideale Kristallstruktur 37
1.2.2 Gittertypen 39
1.2.3 Analytische Beschreibung des Raumgitters 43
1.2.4 Reale Kristallstruktur 44
1.3 Bildung von Ordungszuständen in flüssigen Werkstoffen 50
1.4 Bildung von Phasen, Phasengleichgewichtsdiagramme 55
1.4.1 Phasenübergang flüssig fest und fest flüssig; Schmelzen und Erstarren . 55
1.4.2 Zustandsdiagramme von metallischen Zweistoffsystemen 58
1.4.2.1 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im
flüssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand (V Diagramm) 61
1.4.2.2 Legierung mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im
flüssigen Zustand und völliger Löslichkeit im festen Zustand
(Linsendiagramm) 64
1.4.2.3 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssi¬
gen Zustand und teilweiser Löslichkeit im festen Zustand 66
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 1 70
2 Das mechanische Verhalten von Werkstoffen
2.0 Überblick 71
2.1 Ausgewählte Verfahren zur Bestimmung nichtelektrischer Werkstoffeigenschaften . . 72
2.1.1 Zugversuch 72
2.1.2 Härteprüfung 79
2.1.2.1 Härteprüfverfahren für Metalle 80
2.1.2.2 Härteprüfverfahren für Kunststoffe 83
2.1.3 Schlagfestigkeit 84
2.1.4 Wärmedehnung 86
2.1.5 Wärmeformbeständigkeit 87
2.1.6 Wärmebeständigkeit 88
2.2 Das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe 90
2.3 Kristallerholung und Rekristallisation 95
2.4 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer Werkstoffe 99
2.4.1 Das Verformungsverhalten organischer Werkstoffe 100
2.4.2 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer anorganischer Werkstoffe . 103
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 2 106
3 Elektrochemisches Verhalten metallischer Werkstoffe
3.0 Überblick 108
10 Inhalt
3.1 Redox Reaktionen und das elektrochemische Potenzial 108
3.2 Galvanische Zellen 113
3.3 Die Elektrolyse 121
3.4 Die elektrochemische Korrosion 123
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 3 126
4 Das elektrische Verhalten von Werkstoffen
4.0 Überblick 128
4.1 Ursachen der elektrischen Leitfähigkeit 128
4.2 Leitungsmechanismus 130
4.2.1 Leiter 130
4.2.2 Nichtleiter 133
4.2.3 Halbleiter 134
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 4 135
5 Leiterwerkstoffe
5.0 Überblick 137
5.1 Der spezifische elektrische Widerstand 137
5.2 Werkstoffe für kompakte Leiter 146
5.3 Werkstoffe für Leitschichten und Schichtkombinationen 156
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 5 166
6 Widerstandswerkstoffe
6.0 Überblick 168
6.1 Werkstoffe für kompakte Widerstände 169
6.2 Werkstoffe für Widerstandsschichten 175
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 6 179
7 Kontaktwerkstoffe
7.0 Überblick 181
7.1 Einteilung der Kontakte 181
7.2 Der bewegte Kontakt 183
7.2.1 Physikalische und chemische Vorgänge am Kontakt 183
7.2.2 Werkstoffe für bewegte Kontakte 186
7.3 Der feste Kontakt 190
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 7 197
8 Halbleiterwerkstoffe
8.0 Überblick 199
8.1 Werkstoffe für Sperrschicht gesteuerte Halbleiterbauelemente 200
8.1.1 Leitungsmechanismen, die n und p Leitung 202
8.1.2 Die spezifische elektrische Leitfähigkeit von Halbleiterwerkstoffen 205
8.1.3 Vorgänge am p n Übergang 207
8.1.4 Vorgänge in der p n p bzw. n p n Grenzschicht 214
8.1.5 Vorgänge im Feldeffekttransistor (FET) 216
8.2 Werkstoffe für Volumenhalbleiterbauelemente 218
8.2.1 Werkstoffe für Dehnungsmessstreifen 218
8.2.2 Werkstoffe für Fotowiderstände 219
8.2.3 Werkstoffe für HALL Generatoren 220
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 8 222
Inhalt 11
9 Isolier und dielektrische Werkstoffe
9.0 Überblick 224
9.1 Elektrische Kenngrößen 226
9.1.1 Spezifischer Durchgangswiderstand (Innenwiderstand) 226
9.1.2 Oberflächenwiderstand 227
9.1.3 Kriechstromfestigkeit 227
9.1.4 Durchschlagfestigkeit 228
9.2 Dielektrisches Verhalten 229
9.2.1 Polarisation und Polarisationsmechanismen 229
9.2.2 Permittivitätszahl(Dielektrizitätszahl) 235
9.2.3 Dielektrischer Verlustfaktor 236
9.2.4 Temperatur und Frequenzabhängigkeit 237
9.3 Isolierstoffe 240
9.3.1 Isolierstoffe für Kabel und Leitungen 241
9.3.2 Isolierstoffe für elektronische Baugruppen und Bauelemente 243
9.4 Dielektrika für Kondensatoren 251
9.5 Dielektrika für Sensoren und Aktuatoren 257
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 9 263
10 Supraleitende Werkstoffe
10.0 Überblick 265
10.1 Charakteristik des supraleitenden Zustandes 266
10.2 Werkstoffentwicklung und Anwendungsmöglichkeiten 269
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 10 275
11 Magnetwerkstoffe
11.0 Überblick 276
11.1 Das magnetische Verhalten von Werkstoffen 276
11.1.1 Magnetische Größen 276
11.1.2 Ursachen des Magnetismus 278
11.2 Ferromagnetische Werkstoffe 284
11.2.1 Hartmagnetische Ferromagnetika 289
11.2.2 Weichmagnetische Ferromagnetika 294
11.3 Ferrimagnetische Werkstoffe 302
11.4 Magnetische Speicherwerkstoffe 306
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 11 312
12 Lichtwellenleiter
12.0 Überblick 314
12.1 Physikalische Grundlagen 314
12.2 Werkstoffe und Technologie 319
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 12 324
13 Fertigungsverfahren in der Elektrotechnik und Elektronik
13.0 Überblick 325
13.1 Verfahren der Si Technologie 325
13.1.1 Einkristallines Silizium 325
13.1.2 Planartechnik 328
13.2 Metallisierung von Dielektrika 330
13.3 Leiterplattentechnik 324
12 Inhalt
13.3.1 Allgemeines 334
13.3.2 Technologische Varianten zur Leiterplattenherstellung 336
Lernerfolgskontrolle zu Kapitel 13 345
Lösungsteil
Lösungen der Übungen 346
Lösungen zu Lernerfolgskontrolle 374
Verwendete und weiterführende Literatur 376
Sachwortverzeichnis 379 |
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