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By Reinhold Paul

ISBN-10: 3322892158

ISBN-13: 9783322892157

ISBN-10: 3519100967

ISBN-13: 9783519100966

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 - quickly 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.

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Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatig keit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer - In stitut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke, dem Direktor des IPA und Leiter des Instituts fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart, bin ich fur seine wohlwollende Unterstutzung und Forderung sowie fur die wertvollen Hinweise zu der Arbeit zu grossem Dank ver pflichtet.

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6 • 0,1 • 0,8 V· A E = ------------- ------- = 4,24 mW/cm2. 4n3 2 Sie ist im Vergleich zur Sonne sehr gering. 19 im Infraroten emittiert (etwa 90 % der elektrischen Leistung bei Vakuumlampen kleiner Leistung). Auf den sichtbaren Bereich fallt etwa 5 ••• 8 % der Gesamtstrahlung. Damit paSt sich die Spektralverteilung einer Gluhlampe wohl recht gut an die Empfindlichscharakteristik eines Si-Fotoernpfangers an, kaum aber an das Auge. Fur optoelektronische Anwendungen werden Gluhlarnpen aus Grunden langer Lebensdauer rneist mit verringerter Spannung betrieben.

Der Vorgang ist v6l1ig analog zum quantenmechanischen Tunneleffekt. 44) wird auch beobachtet, wenn eine TM-Welle auf eine Grenzflache auftrifft. Hier liegen die elektrischen Feldvektoren in der Einfallsebene, die magnetischen stehen senkrecht dazu. Eindringtiefe und Periode der stehenden Welle stimmen mit der TE-Welle uberein. Reflexion und Transmission im leitfahigen Medium. Verlustbehaftete Medien konnten durch Einfugung der komplexen Brechungszahl (s. 14» q = n - j~ formal erfaSt werden. B.

5 . 10- 4 5 . ). 4 Geoaetrische Optik Die Strahlen- oder geometrische Optik umfaSt den Grenzfall der Wellenoptik. der sich durch Vernachlassigung der endlichen GroSe der Wellenlange gegen die linearen Abmessungen der optischen Gerate ergibt. l. - 0 oder k = 20/ A ~ GO. 55) I Dann kann Licht als Ausbreitung eines Bundels von Lichtstrahlen angesehen werden. das sich geometrisch beschreiben laSt. t. so breitet sich das Wellenfeld geradlinig aus (Schattenwirkung): Gultigkeit der Strahlenoptik (Beugung vernachlassigbar).

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Optoelektronische Halbleiterbauelemente by Reinhold Paul


by Anthony
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