Werkstoffe

Prof. Dr. Dr. h.c. Hanno Schaumburg, TU Hamburg-Harburg

Dieses ist der erste Band einer Reihe "Werkstoffe und Bauelemente" mit den Folgebänden "Halbleiter", "Sensoren" und "Quanten", in denen die Grundla gen der Werkst off wissenschaften und Festkörperphysik und deren Anwendung auf die Herstellung und Funktionsweise elektronischer Bauelemente dargestellt werden. Dabei wird angestrebt, die theoretischen Grundlagen der Werkstoffseite (überwiegend Eigenschaften von Atomen und Festkörpern) mit denen der Bau elementseite (Eigenschaften von Elektronen und Dipolen) weitgehend zu ver einheitlichen. Es wird ausgegangen von bekannten Prinzipien der Thermo dynamik, die in vereinfachter Form eingeführt und weiterentwickelt werden. Eine zentrale Rolle spielt dabei das chemische Potential (in der Halbleiterphy sik Fermi-Energie genannt), dieses ist bestimmend für das Transportverhalten, sowie die thermischen und galvanischen Eigenschaften der Systeme. Im Vordergrund steht das Ziel, ein auf Anschauung begründetes und trotz dem theoretisch fundiertes Verständnis für den Aufbau und das Verhalten der elektronischen Bauelemente zu vermitteln. Die physikalischen und mathema tischen Grundlagen werden in möglichst einfacher Form dargestellt, so daß nur Grundkenntnisse der Mathematik (Differential- und Integralrechnung, Vektor und Matrizenrechnung) vorausgesetzt werden müssen. Die Buchreihe ist daher besonders geeignet für Studenten der Technischen Universitäten und Fach hochschulen. Sie ist aber auch ausgelegt zum Selbststudium, zur fachlichen Weiterbildung von Studenten anderer Fachrichtungen und für den Anwender in der industriellen Praxis.

1 Atome und Festkörper.- 1.1 Atomaufbau und Periodensystem.- 1.2 Größen von Atomen und Ionen.- 1.3 Atombindung und Kristallstruktur.- 1.4 Raumgitter und reziproke Gitter.- 1.5 Bragg-Reflexion.- 2 Einfuhrung in die Gibbs'sche Thermodynamik.- 2.1 Entropie.- 2.2 Chemisches Potential.- 2.3 Kristallenergie.- 2.4 Freie Energie von Legierungen.- 2.5 Zustandsdiagramme.- 2.6 Ternäre Legierungen.- 2.7 Punktfehler und Diffusion.- 2.8 Ubergang in das thermische Gleichgewicht.- 3 Mechanische Formgebung und Stabilität.- 3.1 Elastizität.- 3.2 Plastizität und Härte.- 3.3 Pulvertechniken.- 3.4 Mikromechanik.- 3.5 Rißbildung und Bruch.- 3.6 Übersicht über die Verbundwerkstoffe.- 3.7 Verfahren der Werkstoffprüfung.- 4 Leiter und Widerstände.- 4.1 Elektronenleitung.- 4.2 Leiter und Verbindungen.- 4.3 Widerstände.- 5 Wärme in Festkörpern.- 5.1 Wärmekapazität.- 5.2 Wärmeleitfähigkeit.- 5.3 Thermische Ausdehnung.- 6 Isolatoren und Kondensatoren.- 6.1 Isolatoren.- 6.2 Dielektrische Polarisation.- 6.3 Kondensatoren.- 6.4 Optische Werkstoffe.- 7 Magnete.- 7.1 Magnetische Felder und Momente.- 7.2 Weichmagnete.- 7.3 Permanentmagnete.- A FORMELZEICHEN UND DIMENSIONEN.- B Naturkonstanten.- C Teilchenbewegung und Teilchenstrom.- Literatur.