Hofmann / Spindler Werkstoffe in der Elektrotechnik

Grundlagen - Struktur - Eigenschaften - Prüfung - Anwendung - Technologie
8. neu bearbeitete Auflage 2018
ISBN: 978-3-446-45863-5
Verlag: Carl Hanser
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 382 Seiten

Standardwerk zu den Werkstoffen


Der Einsatz neuer Werkstoffgruppen zur Herstellung von elektrischen Funktionseinheiten wie Bauelementen, Baugruppen und Systemen erfordert das Verständnis grundsätzlicher naturwissenschaftlicher Zusammenhänge, insbesondere der Physik und Chemie. Die Autoren stellen jeder Werkstoffgruppe nur ein Minimum an theoretischenGrundlagen voran.


Dieses Standardwerk behandelt ausführlich Leiter-, Widerstands-, Kontakt-, Halbleiter- und Magnetwerkstoffe, außerdem Isolier- und dielektrische Werkstoffe sowie Supra- und Lichtwellenleiter, galvanische, Brennstoff- und Solarzellen. Verfahren der Siliziumtechnologie, der Leiterplattentechnik und der elektrochemischen Metallisierung ergänzen die Darstellung zur Verwendung von Werkstoffen in der Elektrotechnik.


Die 8. Auflage wurde komplett durchgesehen, aktualisiert und hinsichtlich neuer Normen angepasst.

Autoren/Hrsg.

Hofmann, Hansgeorg

Spindler, Jürgen

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Materialwissenschaft: Elektronik, Optik
• Technische Wissenschaften Energietechnik | Elektrotechnik Elektrotechnik
• Technische Wissenschaften Elektronik | Nachrichtentechnik Elektronik Elektronische Baugruppen, Elektronische Materialien

Inhaltsverzeichnis

1;1 Grundlagen;20
1.1;1.0 Überblick;20
1.2;1.1 Atombau und Bindungen;22
1.2.1;1.1.1 Elektronenverteilung im Einzelatom;22
1.2.2;1.1.2 Bindungszustände;25
1.2.2.1;1.1.2.1 Atombindung;25
1.2.2.2;1.1.2.2 Ionenbindung;30
1.2.2.3;1.1.2.3 Metallbindung;32
1.3;1.2 Bildung von Ordnungszuständen in festen metallischen und nichtmetallischen anorganischen Werkstoffen;35
1.3.1;1.2.1 Ideale Kristallstruktur;37
1.3.2;1.2.2 Gittertypen;38
1.3.3;1.2.3 MILLERsche Indizierung zur Angabe der Lage von Gitterebenen;43
1.3.4;1.2.4 Reale Kristallstruktur;44
1.4;1.3 Bildung von Ordnungszuständen in flüssigkristallinen Werkstoffen;49
1.4.1;1.3.1 Nematische* Phasen;50
1.4.2;1.3.2 Cholesterische* Phasen;52
1.4.3;1.3.3 Smektische* Phasen;53
1.4.4;1.3.4 Kolumnare Phasen;54
1.4.5;1.3.5 Ausblick;54
1.5;1.4 Bildung von Phasen, Phasengleichgewichtsdiagramme;56
1.5.1;1.4.1 Phasenübergang flüssig-fest und fest-flüssig; Schmelzen und Erstarren;56
1.5.2;1.4.2 Zustandsdiagramme von metallischen Zweistoffsystemen;60
1.5.2.1;1.4.2.1 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssigen Zustand und Unlöslichkeit im festen Zustand (V-Diagramm);63
1.5.2.2;1.4.2.2 Legierung mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssigen und völliger Löslichkeit im festen Zustand (Linsendiagramm);65
1.5.2.3;1.4.2.3 Legierungen mit vollständiger Löslichkeit der Komponenten im flüssigen und teilweiser Löslichkeit im festen Zustand (Mischungslücke);67
2;2 Das mechanische Verhalten von Werkstoffen;72
2.1;2.0 Überblick;72
2.2;2.1 Ausgewählte mechanische und thermische Kenngrößen;73
2.2.1;2.1.1 Mechanische Werkstoffkenngrößen;73
2.2.1.1;2.1.1.1 Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 für Metalle;73
2.2.1.2;2.1.1.2 Zugversuch für Kunststoffe;76
2.2.1.3;2.1.1.3 Härteprüfung;78
2.2.1.4;2.1.1.4 Schlagfestigkeit;79
2.2.2;2.1.2 Thermische Werkstoffkenngrößen;80
2.3;2.2 Das Verformungsverhalten metallischer Werkstoffe;83
2.3.1;2.2.1 Elastische und plastische Verformung;83
2.3.2;2.2.2 Kristallerholung und Rekristallisation;86
2.4;2.3 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer Werkstoffe;91
2.4.1;2.3.1 Das Verformungsverhalten polymerer organischer Werkstoffe;91
2.4.2;2.3.2 Das Verformungsverhalten nichtmetallischer anorganischer Werkstoffe;94
3;3 Das elektrische Verhalten von Werkstoffen;100
3.1;3.0 Überblick;100
3.2;3.1 Ursachen der elektrischen Leitfähigkeit im Festkörper;100
3.3;3.2 Leitungsmechanismen;103
3.3.1;3.2.1 Leiter;103
3.3.2;3.2.2 Nichtleiter;106
3.3.3;3.2.3 Halbleiter;106
3.3.4;3.2.4 Supraleiter;108
4;4 Elektrochemisches Verhalten metallischer Werkstoffe;112
4.1;4.0 Überblick;112
4.2;4.1 Redox-Reaktionen und das elektrochemische Potenzial;112
4.3;4.2 Galvanische Zellen;117
4.3.1;4.2.1 Zellen mit Metall-Anoden (Minuspol);120
4.3.2;4.2.2 Zelle mit Li+-Ionen als Elektroden;122
4.4;4.3 Brennstoffzellen;126
4.5;4.4 Die Elektrolyse;129
4.6;4.5 Die elektrochemische Korrosion;131
5;5 Leiterwerkstoffe;137
5.1;5.0 Überblick;137
5.2;5.1 Der spezifische elektrische Widerstand;137
5.3;5.2 Werkstoffe für kompakte Leiter;145
5.4;5.3 Werkstoffe für Leitschichten und Schichtkombinationen;156
6;6 Widerstandswerkstoffe;164
6.1;6.0 Überblick;164
6.2;6.1 Werkstoffe für kompakte Widerstände;164
6.2.1;6.1.1 Präzisions- und Messwiderstände;165
6.2.2;6.1.2 Heizwiderstände (DIN 17470);166
6.2.3;6.1.3 Werkstoffe für Dehnungsmessstreifen;167
6.3;6.2 Werkstoffe für Widerstandsschichten;169
7;7 Kontaktwerkstoffe;175
7.1;7.0 Überblick;175
7.2;7.1 Der bewegte Kontakt;175
7.2.1;7.1.1 Physikalische und chemische Vorgänge am Kontakt;176
7.2.2;7.1.2 Werkstoffe für bewegte Kontakte;179
7.3;7.2 Der feste Kontakt;183
8;8 Halbleiterwerkstoffe;191
8.1;8.0 Überblick;191
8.2;8.1 Werkstoffe für Sperrschicht gesteuerte Halbleiterbauelemente;192
8.2.1;8.1.1 Leitungsmechanismen, die n- und p-Leitung;194
8.2.2;8.1.2 Die spezifische elektrische Leitfähigkeit von Halbleiterwerkstoffen;197
8.2.3;8.1.3 Vorgänge am p-n-Übergang;199
8.2.4;8.1.4 Vorgänge in der p-n-p- bzw. n-p-n-Grenzschicht;207
8.2.5;8.1.5 Vorgänge im Feldeffekttransistor (FET);209
8.3;8.2 Werkstoffe für Volumenhalbleiterbauelemente;211
8.3.1;8.2.1 Werkstoffe für Fotowiderstände;212
8.3.2;8.2.2 Werkstoffe für HALL-Sonden;213
8.3.3;8.2.3 Werkstoffe für Thermistoren und Varistoren;214
9;9 Isolierstoffe und dielektrische Werkstoffe;219
9.1;9.0 Überblick;219
9.2;9.1 Elektrische Kenngrößen;221
9.2.1;9.1.1 Spezifischer Durchgangswiderstand (Innenwiderstand);221
9.2.2;9.1.2 Oberflächenwiderstand;222
9.2.3;9.1.3 Kriechstromfestigkeit;223
9.2.4;9.1.4 Durchschlagfestigkeit;223
9.3;9.2 Dielektrisches Verhalten;226
9.3.1;9.2.1 Polarisation und Polarisationsmechanismen;226
9.3.2;9.2.2 Permittivitätszahl (Dielektrizitätszahl);229
9.3.3;9.2.3 Dielektrischer Verlustfaktor;231
9.3.4;9.2.4 Temperatur- und Frequenzabhängigkeit;232
9.4;9.3 Isolierstoffe;234
9.4.1;9.3.1 Isolierstoffe für Kabel und Leitungen;235
9.4.2;9.3.2 Isolierstoffe für elektronische Baugruppen und Bauelemente;236
9.5;9.4 Dielektrika für Kondensatoren;245
9.6;9.5 Dielektrika für Sensoren und Aktuatoren;250
10;10 Supraleitende Werkstoffe;258
10.1;10.0 Überblick;258
10.2;10.1 Werkstoffentwicklung und Anwendungsmöglichkeiten;258
11;11 Magnetwerkstoffe;265
11.1;11.0 Überblick;265
11.2;11.1 Das magnetische Verhalten von Werkstoffen;265
11.2.1;11.1.1 Magnetische Größen;265
11.2.2;11.1.2 Ursachen des Magnetismus;267
11.3;11.2 Ferromagnetische Werkstoffe;273
11.3.1;11.2.1 Hartmagnetische Ferromagnetika;277
11.3.2;11.2.2 Weichmagnetische Ferromagnetika;282
11.4;11.3 Ferrimagnetische Werkstoffe;289
11.5;11.4 Magnetwerkstoffe für Speicher;293
12;12 Lichtwellenleiter;302
12.1;12.0 Überblick;302
12.2;12.1 Physikalische Grundlagen;302
12.3;12.2 Werkstoffe und Technologie;307
13;13 Fertigungsverfahren in der Elektrotechnik und Elektronik;313
13.1;13.0 Überblick;313
13.2;13.1 Verfahren der Si-Technologie;313
13.2.1;13.1.1 Einkristallines Silizium;313
13.2.2;13.1.2 Planartechnik;316
13.3;13.2 Metallisierung von Dielektrika;317
13.4;13.3 Leiterplattentechnik;322
13.4.1;13.3.1 Allgemeines;322
13.4.2;13.3.2 Technologische Varianten zur Leiterplattenherstellung;324
14;Lösungsteil;333

Über Autor(innen)

Hofmann, Hansgeorg
Prof. Dr. rer. nat. Hansgeorg Hofmann ist an der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Mittweida tätig.

Spindler, Jürgen
Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Spindler ist an der Fakultät Maschinenbau der Hochschule Mittweida tätig.