0 Einleitung.- 1 Amorphe Halbleiter.- 1.0 Einleitung.- 1.1 Physik amorpher Halbleiter.- 1.1.1 Allgemeine Übersicht.- 1.1.2 Tetraedrisch gebundene amorphe Halbleiter.- 1.1.3 Chalkogenidhalbleiter.- 1.2 Anwendungen amorpher Halbleiter.- 1.2.1 Photoleiter für Elektrophotographie.- 1.2.2 Schalt- und Speicherbauelemente.- 1.2.3 Lichtinduzierte Effekte und ihre Anwendungen.- 1.2.4 Solarzellen aus amorphem Silizium.- 1.2.5 Feldeffekttransistor und integrierte Schaltkreise.- 1.2.6 Bildsensoren.- 1.2.7 Hochstromdioden.- 1.2.8 Abschirmschichten.- Bezeichnungen und Symbole.- 2 Thermoelektrische Bauelemente.- 2.0 Einleitung.- 2.1 Thermodynamische Grundlagen der Thermoelektrizität.- 2.1.1 Die thermoelektrischen Effekte.- 2.1.2 Verknüpfung der thermoelektrischen Effekte mit Hilfe des Onsager-Theorems.- 2.2 Das Thermoelement als Wärmekraftmaschine und als Wärmepumpe.- 2.2.1 Thermoelektrische Stromerzeugung: Das Seebeck-Element als Wärmekraftmaschine.- 2.2.2 Elektrothermische Kühlung und Heizung: Das Peltier-Element als Wärmepumpe.- 2.3 Festkörpertheoretische Gesichtspunkte für die Entwicklung thermoelektrischer Substanzen.- 2.4 Halbleiterwerkstoffe für Leistungsthermoelemente.- 2.5 Technische Realisierung von Peltier- und Seebeck-Elementen.- 2.5.1 Peltier-Elemente.- 2.5.2 Seebeck-Elemente.- 2.6 Dimensionierung der Wärmetauscher.- 2.6.1 Wärmeaustauscher für thermoelektrische Generatoren.- 2.6.2 Wärmeaustauscher für elektrochemische Kühlaggregate.- 2.7 Anwendungsbeispiele.- Bezeichnungen und Symbole.- 3 Heißleiter.- 3.0 Einleitung.- 3.1 Polykristalline oxidische Halbleiter als Heißleitermaterialien.- 3.1.1 Spinelle, ihr Leitungsmechanismus und dessen Beeinflussung durch Substitutionsstörstellen.- 3.1.2 Stöchiometrieabweichungen im Gitter der Übergangsmetalloxide.- 3.1.3 Oxide der Seltenerdelemente als Heißleitermaterialien (Hochtemperatursensoren).- 3.2 Ladungstransport und Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit bei Oxiden der Übergangsmetalle.- 3.3 Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands des Heißleiters.- 3.4 Bauformen.- 3.4.1 Tablettenheißleiter (Scheiben, discs, wafers).- 3.4.2 Perlenheißleiter.- 3.5 Die Herstellungsmethoden und ihr Einfluß auf die Eigenschaften.- 3.6 Eigenschaften der Heißleiter.- 3.6.1 Widerstands-Temperatur-Kennlinie R(T).- 3.6.2 Spannungs-Strom-Kennlinie.- 3.6.3 Thermische Zeitkonstante.- 3.6.4 Strom-Zeit-Kennlinie.- 3.6.5 Streuung der Widerstandskennlinie; Fertigungstoleranz.- 3.6.6 Langzeitstabilität.- 3.6.7 Linearisierung der R-T-Kennlinie.- 3.6.8 Heißleiter in Brückenschaltungen.- 3.7 Anwendungen.- 3.7.1 Anwendungsgebiete.- 3.7.2 Hochtemperaturheißleiter.- 3.7.3 Heißleiter für medizinische Anwendungen; Austauschbarkeit der Exemplare.- 3.7.4 Anzugs- und Abfallverzögerung von Relais (Anlaßheißleiter).- 3.7.5 Spannungsregelung (Regelheißleiter).- 3.7.6 Fremdgeheizte Heißleiter.- Bezeichnungen und Symbole.- 4 Kaltleiter.- 4.0 Einleitung.- 4.1 Grundeigenschaften.- 4.1.1 Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie.- 4.1.2 Der Einfluß von Spannung und Frequenz.- 4.1.3 Ersatzschaltbild, Modellvorstell ungen.- 4.2 Material.- 4.2.1 Chemische Zusammensetzung.- 4.2.2 Kristallstruktur, Ferroelektrizität.- 4.2.3 Dotierung, Leitfähigkeit.- 4.2.4 Herstellung.- 4.3 Physikalische Grundlagen.- 4.3.1 Die Theorie des Kaltleitereffekts.- 4.3.2 Die Bedeutung der Gitterleerstellen.- 4.3.3 Die Entstehung der Sperrschichten.- 4.4 Anwendungen.- 4.4.1 Der keramische Kaltleiter als Temperatursensor.- 4.4.2 Die stationäre Strom-Spannungs-Kennlinie.- 4.4.3 Niveau- und Strömungssensoren.- 4.4.4 Selbstregelnde Heizelemente.- 4.4.5 Überlastschutz.- 4.4.6 Der keramische Kaltleiter als Verzögerungsglied.- 4.4.7 Allgemeine Hinweise für den Einsatz keramischer Kaltleiter.- Bezeichnungen und Symbole.- 5 Varistoren.- 5.0 Einleitung.- 5.1 Varistor-Grundmaterialien.- 5.1.1 Siliziumkarbid.- 5.1.2 Zinkoxid.- 5.2 Kenngrößen und Eigenschaften von Varistoren.- 5.2.1 Kenngrößen.- 5.2.2 Eigenschaften.- 5.3 Leitfähigkeitsmechanismen.- 5.3.1 SiC-Varistor.- 5.3.2 ZnO-Varistor.- 5.4 Bauarten und Anwendungsbeispiele.- Bezeichnungen und Symbole.
Die faszinierenden Erfolge der modernen Halbleiterelektronik, basie rend auf einkristallinem Silizium sowie den einkristallinen III-V -Halb leitern, haben den Blick so sehr auf sich gezogen, daB einige andere Entwicklungen auf dem Halbleitergebiet weniger B'eachtung fanden. Ge rade neuere Entwicklungen zeigen aber, daB auch diese Sektoren sich durchaus gesund weiterentwickeln mit wichtigen Nutz·ungsgebieten fUr die Elektronik, insbesondere im Bereich peripherer Systeme, wie Sensoren, Displays, Elektrophotographie oder aber bei Spezialaufga ben, wie der Thermoelektrik oder dem Uberspannungsschutz. Es er schien daher sinnvoll, die Buchreihe "Halbleiterelektronik" durch ei nen Band zu erganzen, der - ausgehend von den Eigenschaften dieser Sondermaterialien - deren Nutzung in der modernen Elektronik be schreibt. Wegen der Vielgestaltigkeit des Inhalts erschien es mir sinnvoll, die einzelnen Kapitel von den dort genannten Fachleuten gestalten zu las sen. Ich hoffe, daB es trotzdem gelungen ist, einen geschlossenen Uberblick zu geben, wobei aber auf die an einigen Stellen besonders enge Korrelation zum Band "Sensorik" dieser Reihe verwiesen sei. Die ersten Konzeptionen zu einem Buch tiber amorphe und polykristal line Halbleiter wurden noch zusammen mit Herrn Professor Dr. Herbert Weill erarbeitet, der im Marz 1981 tOdlich verungltickte. Unser aller Dank gilt ihm und seiner Initiative.
0 Einleitung.- 1 Amorphe Halbleiter.- 1.0 Einleitung.- 1.1 Physik amorpher Halbleiter.- 1.2 Anwendungen amorpher Halbleiter.- Bezeichnungen und Symbole.- 2 Thermoelektrische Bauelemente.- 2.0 Einleitung.- 2.1 Thermodynamische Grundlagen der Thermoelektrizität.- 2.2 Das Thermoelement als Wärmekraftmaschine und als Wärmepumpe.- 2.3 Festkörpertheoretische Gesichtspunkte für die Entwicklung thermoelektrischer Substanzen.- 2.4 Halbleiterwerkstoffe für Leistungsthermoelemente.- 2.5 Technische Realisierung von Peltier- und Seebeck-Elementen.- 2.6 Dimensionierung der Wärmetauscher.- 2.7 Anwendungsbeispiele.- Bezeichnungen und Symbole.- 3 Heißleiter.- 3.0 Einleitung.- 3.1 Polykristalline oxidische Halbleiter als Heißleitermaterialien.- 3.2 Ladungstransport und Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit bei Oxiden der Übergangsmetalle.- 3.3 Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands des Heißleiters.- 3.4 Bauformen.- 3.5 Die Herstellungsmethoden und ihr Einfluß auf die Eigenschaften.- 3.6 Eigenschaften der Heißleiter.- 3.7 Anwendungen.- Bezeichnungen und Symbole.- 4 Kaltleiter.- 4.0 Einleitung.- 4.1 Grundeigenschaften.- 4.2 Material.- 4.3 Physikalische Grundlagen.- 4.4 Anwendungen.- Bezeichnungen und Symbole.- 5 Varistoren.- 5.0 Einleitung.- 5.1 Varistor-Grundmaterialien.- 5.2 Kenngrößen und Eigenschaften von Varistoren.- 5.3 Leitfähigkeitsmechanismen.- 5.4 Bauarten und Anwendungsbeispiele.- Bezeichnungen und Symbole.
Inhaltsverzeichnis
0 Einleitung.- 1 Amorphe Halbleiter.- 1.0 Einleitung.- 1.1 Physik amorpher Halbleiter.- 1.1.1 Allgemeine Übersicht.- 1.1.2 Tetraedrisch gebundene amorphe Halbleiter.- 1.1.3 Chalkogenidhalbleiter.- 1.2 Anwendungen amorpher Halbleiter.- 1.2.1 Photoleiter für Elektrophotographie.- 1.2.2 Schalt- und Speicherbauelemente.- 1.2.3 Lichtinduzierte Effekte und ihre Anwendungen.- 1.2.4 Solarzellen aus amorphem Silizium.- 1.2.5 Feldeffekttransistor und integrierte Schaltkreise.- 1.2.6 Bildsensoren.- 1.2.7 Hochstromdioden.- 1.2.8 Abschirmschichten.- Bezeichnungen und Symbole.- 2 Thermoelektrische Bauelemente.- 2.0 Einleitung.- 2.1 Thermodynamische Grundlagen der Thermoelektrizität.- 2.1.1 Die thermoelektrischen Effekte.- 2.1.2 Verknüpfung der thermoelektrischen Effekte mit Hilfe des Onsager-Theorems.- 2.2 Das Thermoelement als Wärmekraftmaschine und als Wärmepumpe.- 2.2.1 Thermoelektrische Stromerzeugung: Das Seebeck-Element als Wärmekraftmaschine.- 2.2.2 Elektrothermische Kühlung und Heizung: Das Peltier-Element als Wärmepumpe.- 2.3 Festkörpertheoretische Gesichtspunkte für die Entwicklung thermoelektrischer Substanzen.- 2.4 Halbleiterwerkstoffe für Leistungsthermoelemente.- 2.5 Technische Realisierung von Peltier- und Seebeck-Elementen.- 2.5.1 Peltier-Elemente.- 2.5.2 Seebeck-Elemente.- 2.6 Dimensionierung der Wärmetauscher.- 2.6.1 Wärmeaustauscher für thermoelektrische Generatoren.- 2.6.2 Wärmeaustauscher für elektrochemische Kühlaggregate.- 2.7 Anwendungsbeispiele.- Bezeichnungen und Symbole.- 3 Heißleiter.- 3.0 Einleitung.- 3.1 Polykristalline oxidische Halbleiter als Heißleitermaterialien.- 3.1.1 Spinelle, ihr Leitungsmechanismus und dessen Beeinflussung durch Substitutionsstörstellen.- 3.1.2 Stöchiometrieabweichungen im Gitter der Übergangsmetalloxide.- 3.1.3 Oxide der Seltenerdelemente als Heißleitermaterialien (Hochtemperatursensoren).- 3.2 Ladungstransport und Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit bei Oxiden der Übergangsmetalle.- 3.3 Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands des Heißleiters.- 3.4 Bauformen.- 3.4.1 Tablettenheißleiter (Scheiben, discs, wafers).- 3.4.2 Perlenheißleiter.- 3.5 Die Herstellungsmethoden und ihr Einfluß auf die Eigenschaften.- 3.6 Eigenschaften der Heißleiter.- 3.6.1 Widerstands-Temperatur-Kennlinie R(T).- 3.6.2 Spannungs-Strom-Kennlinie.- 3.6.3 Thermische Zeitkonstante.- 3.6.4 Strom-Zeit-Kennlinie.- 3.6.5 Streuung der Widerstandskennlinie; Fertigungstoleranz.- 3.6.6 Langzeitstabilität.- 3.6.7 Linearisierung der R-T-Kennlinie.- 3.6.8 Heißleiter in Brückenschaltungen.- 3.7 Anwendungen.- 3.7.1 Anwendungsgebiete.- 3.7.2 Hochtemperaturheißleiter.- 3.7.3 Heißleiter für medizinische Anwendungen; Austauschbarkeit der Exemplare.- 3.7.4 Anzugs- und Abfallverzögerung von Relais (Anlaßheißleiter).- 3.7.5 Spannungsregelung (Regelheißleiter).- 3.7.6 Fremdgeheizte Heißleiter.- Bezeichnungen und Symbole.- 4 Kaltleiter.- 4.0 Einleitung.- 4.1 Grundeigenschaften.- 4.1.1 Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie.- 4.1.2 Der Einfluß von Spannung und Frequenz.- 4.1.3 Ersatzschaltbild, Modellvorstell ungen.- 4.2 Material.- 4.2.1 Chemische Zusammensetzung.- 4.2.2 Kristallstruktur, Ferroelektrizität.- 4.2.3 Dotierung, Leitfähigkeit.- 4.2.4 Herstellung.- 4.3 Physikalische Grundlagen.- 4.3.1 Die Theorie des Kaltleitereffekts.- 4.3.2 Die Bedeutung der Gitterleerstellen.- 4.3.3 Die Entstehung der Sperrschichten.- 4.4 Anwendungen.- 4.4.1 Der keramische Kaltleiter als Temperatursensor.- 4.4.2 Die stationäre Strom-Spannungs-Kennlinie.- 4.4.3 Niveau- und Strömungssensoren.- 4.4.4 Selbstregelnde Heizelemente.- 4.4.5 Überlastschutz.- 4.4.6 Der keramische Kaltleiter als Verzögerungsglied.- 4.4.7 Allgemeine Hinweise für den Einsatz keramischer Kaltleiter.- Bezeichnungen und Symbole.- 5 Varistoren.- 5.0 Einleitung.- 5.1 Varistor-Grundmaterialien.- 5.1.1 Siliziumkarbid.- 5.1.2 Zinkoxid.- 5.2 Kenngrößen und Eigenschaften von Varistoren.- 5.2.1 Kenngrößen.- 5.2.2 Eigenschaften.- 5.3 Leitfähigkeitsmechanismen.- 5.3.1 SiC-Varistor.- 5.3.2 ZnO-Varistor.- 5.4 Bauarten und Anwendungsbeispiele.- Bezeichnungen und Symbole.
