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Studienmodell 15

Studienmodell 15: Mikro- und Nanoelektronik
Die Mikro- und Nanoelektronik ist eine der Schlüsseltechnologien für die moderne Kommunikationsgesellschaft. Dabei spielt die CMOS-Technik als die Standardtechnologie sowohl für die Herstellung höchstintegrierter Schaltkreise als auch für analoge Anwendungen mit geringer Verlustleistung für batteriebetriebene Systeme eine sehr wichtige Rolle. Aber auch die Kombination von CMOS mit bipolarer Technik oder mit SiGe Hetero-Bipolartransistoren erlangt eine immer größere Bedeutung. Eine Integration von heterogenen Technologien zur Realisierung extrem schneller, verlustarmer Baugruppen bzw. Chips wird durch den Einsatz modernster Verfahren der Nanostukturierung möglich. Damit sind dann integrierte Systeme mit nanoelektronischen Bauelementen vom Sensor, über die analoge und digitale Signalverarbeitung bis hin zum Aktuator realisierbar. Zum Verständnis weiterer Miniaturisierungsschritte bis hin zu Nanobauelementen und -schaltungen sind grundlegende Kenntnisse der zur Verfügung stehenden Technologien notwendig.

Im Rahmen der Lehrveranstaltungen des Instituts werden wesentliche Elemente zum Verständnis von integrierten Bauelementen, analogen und digitalen Grundschaltungen, dem Design von integrierten Analog- und Digitalschaltungen und "Mixed Signal" Bausteinen herausgearbeitet. Das Ziel unserer Ausbildung ist ein Ingenieur, der über wesentliche Kenntnisse der modernsten Technologien für den Einsatz von komplexen integrierten Systemen in verschiedenen Bereichen der Informationstechnik und damit über ein solides Wissen im Entwurf, der Simulation und im Testen von analogen und digitalen Schaltkreisen und integrierter Systemlösungen auf einem Chip verfügt. Für Absolventen unseres Studienmodells ergeben sich auf Grund der fundierten Kenntnisse von Analog-, Digital und Hochfrequenztechnik ausgezeichnete Berufschancen.

Die Grundlagen des Studienmodells werden in den festen Modellfächern vermittelt. Dazu gehören Kenntnisse über bisherige und zukünftige Konzepte für höchstintegrierte Schaltungen, wie z.B. CMOS-Schaltungen und die bei einer weiteren Miniaturisierung der Bauelemente zu erwartenden Probleme. Es werden Konzepte für neue Technologien zum Aufbau von integrierten Systemen, insbesondere für die Einsatzgebiete in der Satelliten-Kommunikation und in der Automobilelektronik mit Schwerpunkten im Design und dem physikalischen Layout integrierter Analog- und Digitalschaltungen aufgezeigt. Die in den Vorlesungen erworbenen Grundkenntnisse können in den Praktika des IMS ergänzt und vertieft werden. Hier werden immer aktuellste Versionen modernster, in der Industrie eingesetzter Entwicklungsumgebungen verwendet, um zum einen komplexe Digitalschaltungen und zum andern analoge Grundschaltungen wie z.B. Operationsverstärker, deren Funktion zu simulieren und auch die Chiplayouts vom Bauelement bis hin zu integrierten Systemen mit analogen und digitalen Komponenten zu erlernen.

Aufgrund der weiten Einsatzgebiete moderner integrierter Systeme sind Vertiefungen durch die wählbaren Modellfächer in weitere Wissensbereiche möglich. Die wählbaren Modellfächer ermöglichen einerseits eine Verbreiterung des material-wissenschaftlichen und elektrotechnischen Wissens als auch andererseits die Erweiterung des Wissens auf aktuellsten Gebieten der modernen Elektronik, insbesondere der Nanotechnologie. Neben den genannten Vertiefungen "Werkstoffe und Bauelemente", "Hochfrequenztechnik und -bauelemente" und "Informationssysteme" können je nach Interessensgebiet der Studierenden auch andere Lehrveranstaltungen aus der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik oder auch Fächer aus dem Vorlesungsangebot anderer Fakultäten z.B. Maschinenbau, Physik und Informatik gewählt werden, um das Wissensspektrum zu ergänzen. Im Rahmen der Modellfächer sollen die Studierenden zusätzlich befähigt werden, sich mit interdisziplinären Themen auseinander zu setzen. Dabei wird sehr viel Wert auf die Sammlung von Erfahrungen beim Umgang mit Standard-Werkzeugen, wie sie in der Industrie eingesetzt werden, gelegt, um eine optimale Vorbereitung auf das spätere Berufsleben zu sichern.

In den Praktika wie auch in Team-Projekten, Team-Studienarbeiten und möglichen Team-Diplomarbeiten soll die Team- und die Kommunikationsfähigkeit erlernt bzw. ausgebaut werden. Dadurch ist die Bearbeitung umfangreicher Projekte bereits während des Studiums möglich. Von den Studierenden wird dabei Interesse an der Entwicklung neuartiger analoger und digitaler elektronischer Schaltungen und Systeme erwartet. Diese Arbeiten stehen in Bezug zu den aktuellen Schwerpunkten in Lehre und Forschung des Instituts und werden zusammen mit weiteren Master-, Bachelur oder Doktoranden durchgeführt. Damit können Arbeiten mit schaltungstechnischer, hardware- oder softwarebezogener Ausrichtung und Kombinationen daraus angeboten werden. Diese Arbeiten sind in der Regel in laufende Forschungsprojekte eingebunden und bieten dabei häufig Kontakte mit Firmen und Forschungseinrichtungen.

Schwerpunkte sind: 
  • Entwurf, Simulation und Testung integrierter heterogener Schaltkreise und Systeme für extrem rauscharme und höchstfrequente Anwendungen,
  • Entwicklung von neuartigen Bauelementen für die Sensorik und Datenverarbeitung, die auf neuen Effekten der Nano- und Quantenelektronik beruhen,
  • Entwicklung der erforderlichen Prozesse und Verfahren, insbesondere der Elektronenstrahl-Lithografie zur Herstellung von nanoelektronischen Bauelementen,
  • Entwicklung und Optimierung von mikro- und nanoelektronischen Prozesstechnologien, insbesondere zur Erzeugung von Nanostrukturen,
    · Aufbau bzw. Aktualisierung von Versuchen und Projekten der bestehenden und neuen Praktika,
  • Modellierung, Simulation und computergestützte Erfassung von Parametern elektronischer und mikrowellen-technischer Bauelemente (HEMT- und SiGe –Transistoren) von DC bis zu 67 GHz,
  • Aufbau von Mikrokontroller-Systemen zur Messdatenerfassung und Anlagensteuerung

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