Der Transistor als digitaler Schalter

Digitale Schaltungen werden in zwei Haupttypen eingeteilt: Kombinatorische und sequentielle Logik. Bei der kombinatorischen Logik ist der Ausgang eine reine Funktion der aktuellen Eingangswerte (z. B. ein Addierer). Bei der sequentiellen Logik hängt der Ausgang nicht nur von den aktuellen Eingängen, sondern auch von der vergangenen Abfolge der Eingänge ab, da diese Schaltungen über Speicherelemente verfügen (z. B. ein Flip-Flop).

Ein Pourbaix-Diagramm, auch als Potenzial/pH-Diagramm bekannt, ist ein thermodynamisches Diagramm, das die stabilen Gleichgewichtsphasen eines wässrigen elektrochemischen Systems darstellt. Es zeigt grafisch die Bedingungen von Potenzial ([latex]E_H[/latex]) und pH-Wert, unter denen ein Metall immun (thermodynamisch stabil), passiviert (bildet einen stabilen Schutzfilm) oder korrosionsanfällig (bildet lösliche Ionen) ist.

Eine Thermolanze erreicht Temperaturen von 3.500 °C bis 4.500 °C und übertrifft damit herkömmliche Brenner deutlich. Diese intensive Hitze schmilzt nicht nur das Zielmaterial. Der Strahl aus reinem Sauerstoff bewirkt auch eine schnelle Oxidation des Materials selbst und macht es so effektiv zum Brennstoff. Diese kombinierte Schmelz- und Brennwirkung ermöglicht das Schneiden von dickem Stahl, Beton und Gestein.

Die Wiederholbarkeit bewertet die Präzision unter identischen Bedingungen, während die Reproduzierbarkeit die Präzision bei Änderungen einer oder mehrerer Bedingungen, wie z. B. Bediener, Instrument oder Standort, bewertet. Die Reproduzierbarkeitsvarianz ist immer größer oder gleich der Wiederholbarkeitsvarianz. Diese Unterscheidung ist entscheidend für das Verständnis der Messvariabilität, insbesondere bei Laborvergleichen, bei denen die Bedingungen grundsätzlich unterschiedlich sind.

Bei reparablen Systemen ist die mittlere Zeit zwischen zwei Ausfällen (MTBF) die Summe aus der mittleren Zeit bis zum Ausfall (MTTF) und der mittleren Zeit bis zur Reparatur (MTTR). Die Formel lautet [latex]MTBF = MTTF + MTTR[/latex]. MTTF steht für die durchschnittliche Betriebszeit vor einem Ausfall, während MTTR die durchschnittliche Zeit für die Reparatur des Systems angibt. Diese Unterscheidung ist entscheidend für das Verständnis der Systemverfügbarkeit.

In Reinräumen werden zwei primäre Luftströmungsprinzipien zur Kontaminationskontrolle eingesetzt. Die turbulente (oder ungerichtete) Strömung umfasst gemischte Luftströme und eignet sich für weniger strenge Klassen (ISO 6-9). Bei der laminaren (oder unidirektionalen) Strömung werden parallele Luftströme mit konstanter Geschwindigkeit verwendet, um Partikel aus der Umgebung zu entfernen, was für hochreine Anwendungen wie ISO 1-5 unerlässlich ist, um Kreuzkontaminationen zu verhindern und eine schnelle Partikelentfernung zu gewährleisten.

Plastizität ist die Theorie, die die Verformung eines festen Materials beschreibt, das als Reaktion auf einwirkende Kräfte irreversible Formänderungen erfährt. Im Gegensatz zur Elastizität, bei der die Verformung nach Entlastung wiederhergestellt wird, ist plastische Verformung dauerhaft. Die Theorie umfasst ein Fließkriterium zur Definition des Beginns der Plastizität, eine Fließregel zur Beschreibung der Entwicklung der plastischen Dehnung und eine Verfestigungsregel.

Die Badewannenkurve ist ein grafisches Modell, das drei Phasen der Lebensdauer eines Produkts in Bezug auf die Ausfallrate darstellt. Sie beginnt mit einer hohen, aber abnehmenden "Kindersterblichkeitsrate", gefolgt von einer niedrigen, konstanten "Nutzungsdauer"-Rate und endet mit einer steigenden "Abnutzungsrate". MTBF-Berechnungen mit einer konstanten Ausfallrate ([latex]\lambda[/latex]) sind in der Regel nur während der mittleren Nutzungsdauerphase gültig.

Eine Solarzelle kann durch ein elektrisches Ersatzschaltbild modelliert werden. Das einfachste Modell umfasst eine Stromquelle, die den durch das Licht erzeugten Strom darstellt ([latex]I_L[/latex]), parallel zu einer Diode, die den p-n-Übergang darstellt. Ein genaueres Modell fügt einen parallelen Shunt-Widerstand ([latex]R_{sh}[/latex]) für Leckströme und einen Serienwiderstand ([latex]R_s[/latex]) für den Kontakt- und Materialwiderstand hinzu.

Die Deborah-Zahl ist eine dimensionslose Größe in der Rheologie, die zur Charakterisierung der Fließfähigkeit von Materialien verwendet wird. Sie ist das Verhältnis der Relaxationszeit, die eine intrinsische Eigenschaft des Materials ist, zur charakteristischen Zeitskala des Experiments oder der Beobachtung. Die Formel lautet [latex]De = \frac{t_c}{t_p}[/latex], wobei [latex]t_c[/latex] die Relaxationszeit und [latex]t_p[/latex] die Beobachtungszeit ist.

Mean Time Between Failures (MTBF) ist eine Zuverlässigkeitsmetrik, die die voraussichtliche Zeitspanne zwischen inhärenten Ausfällen eines reparierbaren Systems angibt. Für Systeme mit einer konstanten Ausfallrate von [latex]\lambda[/latex] ist MTBF ihr Kehrwert: [latex]MTBF = 1/\lambda[/latex]. Diese einfache Beziehung ist in der Zuverlässigkeitstechnik von grundlegender Bedeutung für die Vorhersage der Systembetriebszeit und die Planung von Wartungsplänen, wobei davon ausgegangen wird, dass Ausfälle einer Exponentialverteilung folgen.

Bei einem System aus in Reihe geschalteten Komponenten, bei dem jeder einzelne Ausfall zu einem Systemausfall führt, ist die Gesamtausfallrate die Summe der einzelnen Raten. Die MTBF des Systems ist der Kehrwert dieser Summe: [latex]MTBF_{system} = (\sum_{i=1}^{n} \lambda_i)^{-1} = (1/MTBF_1 + 1/MTBF_2 + ... + 1/MTBF_n)^{-1}[/latex]. Dies bedeutet, dass die MTBF des Systems immer kleiner ist als die MTBF der niedrigsten Einzelkomponente.

Bei dieser Methode werden hochenergetische Photonen aus einer Radioisotopenquelle, typischerweise Kobalt-60, zur Sterilisation von Produkten eingesetzt. Die Gammastrahlen durchdringen die Materialien, erzeugen freie Radikale und verursachen irreparable Schäden an der mikrobiellen DNA, was zum Zelltod führt. Es handelt sich um ein „kaltes“ Verfahren, das sich für hitzeempfindliche Produkte eignet und an Produkten durchgeführt werden kann, die sich bereits in ihrer endgültigen, versiegelten Verpackung befinden.