Methodisch modern und studentenfreundlich wird das Grundwissen der Elektrotechnik vermittelt.
Der Leser erhalt zahlreiche Hilfen, die den Lernprozess erleichtern. Lernziele, Zusammenfassungen, Beispiele und Ubungen mit Losungen erlauben eine optimale und selbststandige Ubungs- und Prufungsvorbereitung. Daruber hinaus werden die modernen Computerprogramme MATLAB und Multisim systematisch einbezogen.
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Als Arbeitsbuch erganzt dieses Werk ideal das Lehrbuch Elektrotechnik 2 des Autors im gleichen Verlag. Um die Lerninhalte sicher einsetzen zu koennen, sind die UEbungen notwendig, die zur Vertiefung der Fahigkeiten und zur schnellen und sicheren Bearbeitung der Aufgaben dienen. Die abgedruckten Loesungen sollen lediglich zur Kontrolle der eigenen Fertigkeiten dienen.

Als Repetitorium ergAnzt dieses Werk ideal die beiden LehrbA1/4cher des Autors im gleichen Verlag. Das Konzept unterscheidet sich wesentlich von anderen Aufgabensammlungen; der einfA1/4hrende Teil Repetitorium dient als Grundlage zur Vorbereitung auf die PrA1/4fung. Die wesentlichen Lern-Inhalte sind hier zusammengefaAt. Das Werk eignet sich auch fA1/4r Ingenieure der Praxis, um Wissensinhalte rasch nachschlagen zu kAnnen. Um die Lerninhalte sicher einsetzen zu kAnnen, sind die Aoebungen notwendig, die in den ergAnzenden ArbeitsbA1/4chern verfA1/4gbar sind.

Als Arbeitsbuch ergAnzt dieses Werk ideal das Lehrbuch Elektrotechnik 1 (ISBN 3-540-55753-9) des Autors im gleichen Verlag. Um die Lerninhalte sicher einsetzen zu kAnnen, sind die Aoebungen notwendig, die zur Vertiefung der FAhigkeiten und zur schnellen und sicheren Bearbeitung der Aufgaben dienen. Die abgedruckten LAsungen sollen lediglich zur Kontrolle der eigenen Fertigkeiten dienen.

Der vorliegende Gesamttext entstand aus dem Anliegen, Informatikern, aber auch Ingenieuren und Wissenschaftlern, die keinen unmittelbaren Bezug zur Elektrotechnik/Elektronik hatten, eine angemessene Einfuhrung in Schwer punkte dieses Fachgebietes zu geben. Die Notwendigkeit durfte unbestrit ten sein, nicht zuletzt ist gerade der Computer ein uberzeugendes Produkt der elektronischen Industrie selbst. Auch fur die Einbindung des Rechners uber Sensoren und Aktoren in die technische Umwelt oder in Kommunikati onsnetze sind elektronische Grundkenntnisse fur jeden Informatiker hochst nutzlich. Dies ist einer der Grunde, der eine Einfuhrung "Elektrotechnik/Elektronik" in den einschlagigen Ausbildungsempfehlungen vorsieht. Die Zielstellung be dingt von Anfang an eine Stoflbeschrankung auf wirkliche Grundkenntnis se, die mit minimalen Mathematikkenntnissen auskommen und dafur mehr Wert auf die anschauliche Darstellung legen. Haufiger Bezug auf uns taglich umgebende elektrotechnische Erscheinungen soll den Leser uber Stofiklippen hinweghelfen und ein Gefuhl dafur vermitteln, was sich z.B. hinter Begriffen wie analoge und digitale Signalverarbeitung und -ubertragung, Wellenaus breitung u.a. verbirgt. Der gesamte Stoff wurde auf zwei Bande verteilt: Der erste Band enthalt hauptsachlich die elektrotechnischen Grundbegriffe und Phanomene, die Grundlagen der Netzwerke (Stromkreise) und ihrer Netzwerkelemente, Wechselstromnetzwerke (als Grundlage einer allgemein zeitveranderlichen Signalubertragung), einen kurzen Abriss der Signal- und Systembegriffe so wie eine phanomenologische Einfuhrung in das elektromagnetische Feld (das in konzentrierter Form z.B. in den Grundelementen auftritt). Der vorliegende zweite Band umfasst die Grundlagen der Elektronik und insbesondere der Digitaltechnik."

Die aktualisierte und erweiterte dritte Auflage berucksichtigt typische Netzwerkelemente und Analyseverfahren. Behandelt werden auch Maschenstrom- und Knotenspannungsanalyse, Kleinsignalbetrachtung, nichtlineare Vierpole, Operationsverstarkernetze und Mehrpole, die Netzwerkorientierung des Drehstromabschnittes und die Verbindung zwischen Wechselstromverhalten eines Netzwerkes und dem Ubergangsverhalten. Somit liegt eine geschlossene Betrachtung von Netzwerken im Frequenz- und Zeitbereich vor.

Der vorliegende Gesamttext entstand aus dem Anliegen, Informatikern, aber auch Ingenieuren und Wissenschaftlern, die keinen Bezug zur Elektrotech nik/Elektronik hatten, eine angemessene Einfiihrung in Schwerpunkte dieses Fachgebietes zu geben. Die Notwendigkeit diirfte unbestritten sein, nicht zu letzt ist gerade der Computer ein iiberzeugendes Produkt der elektronischen Industrie selbst. Auch fiir die Einbindung des Rechners iiber Sensoren und Aktoren in die technische Umwelt oder in Kommunikationsnetze sind elek tronische Grundkenntnisse fiir jeden Informatiker hochst niitzlich. Dies ist einer der Griinde, weshalb Einfiihrung in die Elektrotechnik/Elek tronik in den einschHigigen Ausbildungsempfehlungen vorgesehen ist. Die Zielstellung bedingt von Anfang an eine Stoffbeschriinkung auf wirkliche Grundkenntnisse, die mit minimalen Mathematikkenntnissen auskommen und dafiir'mehr Wert auf die anschauliche Darstellung legen. Hiiufiger Be zug auf uns tiiglich umgebende elektrotechnische Erscheinungen solI den Leser iiber Stofiklippen hinweghelfen und ein Gefiihl dafiir vermitteln, was sich z.B. hinter Begriffen wie analoge und digit ale Signalverarbeitung und -iibertragung, Wellenausbreitung u.a. verbirgt. Der gesamte Stoff wurde auf zwei Biinde verteilt: Der vorliegende erste Band enthiilt hauptsiichlich die elektrotechnischen Grundbegriffe und Phiinomene, die Grundlagen der Netzwerke (Stromkreise) und ihrer Netzwerkelemente, Wechselstromnetzwerke (als Grundlage einer allgemein zeitveriinderlichen Signaliibertragung), einen kurzen AbriB der Signal-. und Systembegriffe so wie eine phiinomenologische Einfiihrung in das elektromagnetische Feld (das auftritt). in konzentrierter Form z.B. in den Grundelementen Der folgende Band umfaBt die typischen Eigenschaften der wichtigsten Halb leiterbauelemente, analoge und vor allem digit ale Schaltungen und Schalt kreise, digit ale Systeme sowie Signalverarbeitung in solchen System und die Signaliibertragung zwischen Systemen."

Die 2-bandige Einfuhrung prasentiert die Elektrotechnik als ein Gesamtgebiet, das nach einheitlichen Prinzipien beschrieben werden kann. Band 1 umfasst stationare Vorgange in elektrischen Netzwerken und die Grundgesetze elektromagnetischer Felder: Gleichstromnetzwerke, elektrische Erscheinungen in Leitern und Nichtleitern, Magnetismus, elektromagnetische Induktion, Krafte und Energiewandlung. Konzipiert fur Bachelor-Studierende, bietet das Lehrbuch eine klare Struktur und Didaktik: mit Lernzielen, Merksatzen, Loesungsstrategien und Kontrollfragen.

Halbleiterbauelemente sind heute fur die Informationstechnik mit ihren Teilbereichen Informationsverarbeitung, -ubertra- gung, -erfassung und -wiedergabe zur wichtigsten Grundlage geworden, ohne die eine moderne Elektronik und deren viel- faltige Anwendungen in der Volkswirtschaft undenkbar waren. 1m Teilgebiet Informationserfassung und -wiedergabe spielt die Anwendung elektrooptischer Wirkprinzipien schon seit lan- gem eine gewichtige Rolle, die durch die Konzeption optoelek- tronischer Halbleiterbauelemente wie Lumineszenz- und Laser- dioden, Anzeigeeinheiten, die vielfaltigen Formen der Fotode- tektoren und Bildaufnahmeelemente noch zusehends an Bedeutung wuchs. Zu einer volligen Neubewertung optoelektronischer Halbleiterbauelemente fuhrte der Vorschlag M. Borners im Jahre 1966, Informationen durch Glasfasern zu ubertragen. Seitdem hat sich das Gebiet der optischen Nachrichtentechnik - fast als logische Fortsetzung der Hochfrequenz- und Mikro- wellentechnik - sehr sturmisch entwickelt und ist mit solchen stichworten wie Glasfasertechnik, integriertes digitales Nachrichtensystem und Kabelfernsehen derzeit im Begriff. seine Moglichkeiten auch dem Laien zu vergegenstandlichen. Das vorliegende Studienskriptum versucht, die Wirkprinzipien, Eigenschaften und Anwendungsmoglichkeiten der typischen opto- elektronischen Halbleiterbauelemente ubersichtsartig und aus einheitlicher Sicht darzustellen. Es entstammt Teilen einer Einfuhrungsvorlesung uber Halbleiterbauelemente fur Elektro- techniker in den unteren Ausbildungssemestern. So sollte es fur Studenten mit einigen physikalischen und elektronischen Kenntnissen verstandlich sein. Eine umfassende Darstellung des Gesamtgebietes wurde diese Zielsetzung sicher verfehlen. Zusatzliche Literatur - meist mit Obersichtscharakter bzw. Quellenzitate am Ende eines jeden Abschnittes - ermoglicht ein tieferes Eindringen. Sie ist in jedem FaIle erforderlich, - will der Leser spater selbst an den vie len noeh offenen Fra- gestellungen gerade dieses Gebietes mitarbeiten.

Die Transistortechnik ist eines jener Gebiete, auf dem in den letzten Jahren ganz erhebliche Fortschritte technischer und wirtschaftlicher Art gemacht werden konnten. An dieser Entwicklung hat die Transistormesstechnik, die sich mit den Verfahren zur Bestimmung der Kennwerte und Kenngrossen des Transistors be schaftigt, in ganz entscheidendem Masse Anteil. Eine geschlossene Darstellung der vielfaltigen Messverfahren erscheint deshalb zum gegenwartigen Zeitpunkt als gerechtfertigt. Die Entstehung einer "Transistormesstechnik" hat verschiedene Ursachen: Der Transistor muss, seiner Funktionsweise entsprechend, durch mehr Kennwerte beschrieben werden als die in dieser Hinsicht wesentlich angenehmere Elektronen rohre. Die Kennwerte hangen zudem von einer ganzen Reihe von Parametern wie Frequenz, Arbeitspunkt, Temperatur ab, die es dem Hersteller aus wirtschaftlichen Grunden versagen, auch nur annahernd ausreichendes Datenmaterial fur die vielen Anwendungsbereiche bereitzustellen. Auch die relativ leicht eintretende Gefahr der Uberlastung des Transistors zwingt den Hersteller, eine grossere Anzahl von Kenn werten und Sicherheitsgrenzen anzugeben, die durchweg auf experimentellem Wege kontrolliert werden. Schliesslich veranlassten - vor allem in der ersten Entwicklungs phase - die grossen, heute durch die Planartechnologie eingeengten Streuungen der Kenngrossen einen hohen messtechnischen Aufwand seitens des Herstellers, um dem Anwender einigermassen vertretbare Streugrenzen herausmessen zu konnen. Gegenstand der Transistormesstechnik sind nicht die grundsatzlichen schwach stromtechnischen Messverfahren schlechthin, sondern ihre Anpassung und An wendung auf den Transistor unter Beachtung seiner Besonderheiten. Die Fulle der bekannt gewordenen Verfahren versagte es von vornherein, uber das zum Ver standnis grundsatzlich Notwendige hinauszugehen, und die vielen Schaltungs auslegungen im Detail zu analysieren. Diese Kurzung durfte zugunsten einer uber sichtlicheren Darstellung vertretbar sein."

Als vor nunmehr rd. 15 Jahren das Transistorprinzip bekannt wurde, ahnte wohl niemand die technische Tragweite dieser Entdeckung. In der Zwischenzeit stiegen die Produktions- zahlen dieser Bauelemente von Jahr zu Jahr. Allein in. r apan erwartete man fur 1964 etwa 300 Millionen Transistoren. Das ist um so bemerkenswerter, als der Transistor von Anfang an keine sehr gunstige Startbasis hatte, denn die ersten Spitzentransistoren waren keine besonders zuverlassigen Bauelemente. In der Zwischenzeit wurde und wird noch in vielen Laboratorien unentwegt gearbeitet, um aus dem "aus der Physik der Dreckeffekte" hervor_ gegangenen Bauelement ein solches ho her Zuverlassigkeit und moeglichst flexibler elektrischer Eigenschaften zu erhalten. Daruber hinaus wurde der Transistor zum Keim einer neuen Technik, der Mikroelektronik, die zweifelsohne das Geprage der Schaltungstechnik in nicht allzu ferner Zeit verschieben wird. Die in der Vergangenheit durchlaufene Entwicklung des Transistors geschah in starkem Masse unter Beibehaltung des Minoritatssteuerprinzips und ist durch die Etappen: Fluchen- transistor mit homogener Basis, Drift-, Mesa-, Epitaxial-und Plan ar transistor gekennzeich- net. Es kann bereits heute als wahrscheinlich gelten, dass diese Konstruktionen gewisse Voll- kommenheit besitzen und die Grenzen der Entwicklung abzusehen sind, falls nicht bisher unbekannte Effekte Verlagerungen bringen. Gewiss werden sich durch Anwendung neuer Materialien und sonstige Verbesserungen neue Typen mit besseren Kennwerten und Eigen- schaften herstellen lassen, doch an der prinzipiellen Wirkungsweise wird sich wenig andern.

MOS-Transistoren haben seit ihrem Aufkommen in den 60er Jahren die Ent wicklung der Mikroelektronik auf das Nachhaltigste beeinfluBt: Dank einer Reihe von Vorziigen gegeniiber dem Bipolartransistor erlauben sie heute Inte grationsgrade im VLSI- und ULSI-Bereich, die mit anderen Halbleiterbauele menten nicht erreichbar sind. Aber auch als Leistungsbauelemente konnten sie sich - nach anfanglichen Schwierigkeiten - schlieBlich iiberzeugend durchsetzen. Diese Bedeutung war Grund genug, dem MOS-Transistor einen eigenen Band der Reihe "Halb leiter-Elektronik" zu widmen. Das Buch beginnt mit einer einfUhrend-zusammenfassenden Betrachtung der MOS-Kapazitat als Grundlage des MOS Transistors. Der Schwerpunkt des Buches liegt auf der Modellierung des MOS-Transistors unter verschieden sten Gesichtspunkten: Gleichstrommodelle der unterschiedlichsten MOSFET Arten, Einbezug verschiedener physik ali scher Effekte, Submikrometermo delle, Modellierung fUr unterschiedliche Betriebsbedingungen; Modelle fUr das Wechselstrom- und Impulsverhalten; Modellierung fUr die Schaltungs simulation. Ein weiterer Teil ist den unterschiedlichen Transistorbauformen und Technologieaspekten gewidmet: CMOS-, SOI-Strukturen, Speicher-FET's und Leistungselemente. Das Buch wendet sich an drei Leserkategorien: Ingenieure und Naturwis senschaftler in der Halbleiterentwicklung, Schaltungsentwerfer und Studenten der Elektrotechnik und Physik mit Interesse am MOSFET und seinen Anwen dungen. Dabei wurde versucht, sowohl einfUhrende als auch Fortschritts aspekte zu beriicksichtigen. Vorausgesetzt werden lediglich Halbleitergrund kenntnisse, wie sie beispielsweise durch den Band 1 dieser Reihe ausreichend geboten werden. Mein Dank gilt insbesondere den Herausgebern der Reihe, den Herren Prof. Dr. W. Heywang und Prof. Dr. R. Miiller fUr fordernde Diskussionen zu diesem Projekt, vor aHem aber auch fUr die geduldige Nachsicht, daB das Manuskript nicht so rasch abgeschlossen werden konnte, wie urspriinglich geplant."

Die dreibandige Einfuhrung hilft, die Elektrotechnik als ein Gesamtgebiet zu begreifen, das nach einheitlichen Prinzipien beschrieben werden kann. Band 3 erweitert die Netzwerkkenntnisse auf zeitveranderliche Vorgange, von denen die Wechselstromtechnik als wichtige technische Grundlage der Elektrotechnik dient, aber auch die Grundlage ist, mit der durch Transformationen (Fourier-, Laplace-) das Netzwerk schliesslich in die abstraktere Systemauffassung bis hin zu zeitkontinuierlichen Systemen ubergeht. Sie sind als Grundlage der digitalen Signalverarbeitung unverzichtbar. Die Grundkenntnisse dafur werden geboten.