455-0500/01 – Elektrotechnické materiály (ETM)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity4
Garant předmětuIng. Jaromír SkotnicaGarant verze předmětuIng. Jaromír Skotnica
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení1999/2000Rok zrušení2004/2005
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
SKO33 Ing. Jaromír Skotnica
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
kombinovaná Zápočet a zkouška 3+1

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je poskytnout posluchači teoretické i praktické znalosti z oblasti elektrotechnických materiálů. Nabyté zna-losti pak absolventům umožní správnou volbu elektrotechnických materiálů při konstrukci a projekci elektrotechnických a elek-tronických zařízení. Absolventi získají vědomosti v oblasti stavby látek na atomární i molekulární úrovni, seznámí se se strukturou izolantů pevných kapalných a plynných, polarizovatelností dielektrik, elektric-kou pevností a neelektrickými vlastnostmi izolantů dále pak s jednotlivými izolačními materiály s hlediska vlastností a použi-tí. Jsou seznámeni s vlastnostmi a strukturou polovodičových mate-riálů, pohybem nosičů náboje v polovodiči, vlivy vnějších činitelů na vlastnosti polovodičů, přechodem P-N, jednotlivými druhy polovod. materiálů a technologií přípravy. Jsou seznámeni s podstatou elektronové vodivosti,supravodivosti a supravodiči, dále pak materiály s vysokou vodivostí, kontakt-ními materiály, odporovými materiály a materiály na termočlánky. Absolventi jsou dále seznámeni s podstatotu magnetizmu a jed-notlivými typy magnetik. V zaměření na feromagnetika pak s mag-netizačními charakteristikami feromagnetik, rozdělením fero-magnetik, vlastnostmi a použitím jednotlivých skupin feromagne-tických látek. Absolventi získají vědomosti v oblasti stavby látek na atomární i molekulární úrovni, seznámí se se strukturou izolantů pevných kapalných a plynných, polarizovatelností dielektrik, elektric-kou pevností a neelektrickými vlastnostmi izolantů dále pak s jednotlivými izolačními materiály s hlediska vlastností a použi-tí. Jsou seznámeni s vlastnostmi a strukturou polovodičových mate-riálů, pohybem nosičů náboje v polovodiči, vlivy vnějších činitelů na vlastnosti polovodičů, přechodem P-N, jednotlivými druhy polovod. materiálů a technologií přípravy. Jsou seznámeni s podstatou elektronové vodivosti,supravodivosti a supravodiči, dále pak materiály s vysokou vodivostí, kontakt-ními materiály, odporovými materiály a materiály na termočlánky. Absolventi jsou dále seznámeni s podstatotu magnetizmu a jed-notlivými typy magnetik. V zaměření na feromagnetika pak s mag-netizačními charakteristikami feromagnetik, rozdělením fero-magnetik, vlastnostmi a použitím jednotlivých skupin feromagne-tických látek.

Vyučovací metody

Anotace

Cílem předmětu je poskytnout posluchači teoretické i praktické znalosti z oblasti elektrotechnických materiálů. Nabyté znalosti pak absolventům umožní správnou volbu elektrotechnických materiálů při konstrukci a projekci elektrotechnických a elektronických zařízení. Účelem předmětu je poskytnout posluchači teoretické i praktické znalosti z oblasti elektrotechnických materiálů.V přednáškách jsou studenti seznámeni z teoretickými základy strukturální stavby daných elektrotechnických materiálů jako jsou izolanty, vodiče , odporové materiály, polovodiče a magnetické materiály, dále pak s jejich elektrickými a fyzikálními vlastnostmi a oblastmi jejich použití. V praktické části pak studenti provedou proměření úloh z oblasti izolantů, vodivých materiálů, magnetických materiálů a polovodivých materiálů a struktur.

Povinná literatura:

Hassdenteufel a kol.: Elektrotechnické materiály, Bratislava, ALFA-SNTL 1978. Brandštetter,P.-Kuča: Materiály a technologie, laboratorní cvičení. Ostrava, VŠB 1987. Ondrák, J. - Piňos, Z.: Prvky elektronických zařízení II, část 1. Brno, VÚT fakulta elektrotechnická 1981. Drápal, S.: Materiály a technologie I. Praha, ČVUT fakulta elektrotechnická 1979. Šandera, J.: Fyzika a technologie elektrotechnických materiálů, polovodičové materiály. Brno, VÚT fakulta elektrotechnická 1971. Benda, V.: Struktura a vlastnosti materiálu II- Polovodiče. Brno, VÚT fakulta elektrotechnická 1987. Liedermann K. - Kazelle J.: Struktura a vlastnosti materiálů III, cvičení. Brno, VÚT fakulta elektrotechnická 1981. Formánek B.: Materiály a technologie I, II - návody na cvičenia. Bratislava, Alfa, vydavatelstvo technickej a ekonomickej literatury

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky udělení zápočtu: odměření 5-ti úloh a vypracování elaborátů, min.25 bodů, max.40 bodů Pro absolvování cvičení je nutno provést měření úloh č.2, jedné úlohy z úloh 3, 4, 5, úlohu č. 6, jedné úlohy z č. 7, 8 a úlohu č. 9.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: I. ÚVOD, STRUKTURA A VLASTNOSTI MATERIÁLŮ 1. Klasifikace elektrotechnických materiálů dle meziatomové vazby a hlediska pásové teorie. 2. Elementární částice, atom- základní stavební prvek látek, kvantová čísla, energetické hladiny. 3. Základy pásové teorie a klasifikace látek, rozdělení látek dle meziatomové vazby a specifického odporu. 4. Molekula - vazba hmoty, krystalová a amorfní struktura látek, struktura plastických hmot a skla. II. IZOLANTY 1. Charakteristika izolantů z hlediska pásového modelu, elektrická vodivost izolantů tuhých, plynných a kapalných. 2. Polarizovatelnost dielektrik (neutrální a dipólové molekuly), základní typy polarizací. 3. Polarizace ve stejnosměrném elektrickém poli, permitivita izolantů. 4. Polarizace ve střídavém elektrickém poli (komplexní permitivita, kmitočtová závislost permitivity, ztrátový činitel, náhradní schéma pararelní a sériové. 5. Elektrická pevnost pevných, kapalných a plynných izolantů a elektrický průraz. 6. Neelektrické vlastnosti izolantů ( mechanické vlastnosti ,tepelné vlastnosti, třídy izolací, odolnost vůči prostředí, stárnutí izolantů). 7. Anorganické izolační materiály, přehled vlastností, srovnání s organickými. 8. Slída a slídové výrobky. 9. Sklo a keramické izolační materiály. 10. Křemíko - organické hmoty, silikony. 11. Kapalné a plynné izolanty. 12. Vosky, rozdělení a vlastnosti 13. Syntetické látky připravené polymerací. 14. Syntetické látky připravené polykondenzací. 15. Vláknité izolační materiály a pryž. III. POLOVODIČE. 1. Základní charakteristiky polovodičových materiálů, pásový model, Fermi - Diracova statistika. 2. Vlastní a nevlastní polovodiče, pohyb elektronu v krystalu. 3. Nosiče proudu v polovodiči, rekombinace a doba života nosičů. 4. Pohyblivost nosičů, teplotní závislost pohyblivostí, nerovnoměrné rozdělení nosičů v polovodiči. 5. Vliv teploty a silného elektrického pole na vlastnosti polovodičů, fotovodivost. 6. Vliv elektromagnetického pole na vlastnosti polovodičů, luminiscenční jevy v polovodičích. 7. Elektrono- děrový přechod, přechod kov - polovodič, přechod P - N a jeho vlastnosti. 9. Usměrňovací rovnice a kapacita P - N přechodu. 10. Druhy polovodičových materiálů, základní vlastnosti a význam, elementární polovodiče, polovodičové sloučeniny, kysličníkové polovodiče, organické polovodiče. 11. Metody růstu polovodičových krystalů a jejich čištění, metoda Czochralského a zónová rafinace. IV. VODIVÉ MATERIÁLY 1.Vodivé materiály, elektronová vodivost a pásový model, Fermi -Diracova statistika, podstata elektronové vodivosti. 2. Supravodivost a supravodiče. 3. Materiály s vysokou vodivostí, vodiče a materiály na kontakty. 4. Odporové materiály, charakteristika, typy materiálů a vlastnosti. 5. Termoelektrické vlastnosti kovů, termočlánky. V. MAGNETICKÉ MATERIÁLY. 1. Základní vztahy a definice z nauky o magnetismu. Magnetický moment elektronu a atomu, diamagnetismus a paramagnetismus. 2. Feromagnetismus, spontánní magnetizace a výměnné síly, Curiova teplota, antiferomagnetismus, ferimagnetismus, magnetická anizotropie. 3. Magnetizační charakteristiky, křivka prvotní magnetizace, komutační křivka, hysterezní smyčka. 4. Permeabilita (typy), remanence, koercitivní síla, energetický součin. 5. Feromagnetika při střídavém magnetování, magnetizační charakteristiky, technický Curiův bod, ztráty při střídavém magnetování. 6. Feromagnetické materiály, rozdělení, typy, vlastnosti. 7. Magneticky měkké kompaktní materiály. 8. Magneticky tvrdé kompaktní materiály. 9. Práškové kovové feromagnetické materiály a kompaktní materiály se speciálními vlastnostmi. 10. Ferity,struktura, vlastnosti, stručná technologie výroby. Laboratoře: Zásady práce v laboratoři a školení v bezpečností práce na elektrických zařízeních. Elektrická vodivost a absorbční jevy tuhých izolantů. Relativní permitivita a ztrátový činitel tuhých izolantů v kmitočtovém rozsahu 0,6 až 10 kHz. Relativní permitivita a ztrátový činitel tuhých izolantů v oblasti vysokých kmitočtů 1až 10 MHz. Vlastnosti feroelektrik. Elektrický odpor vodivých materiálů. Měření napěťové závislosti kapacity P- N přechodu. Měření základních konstant a charakteristik varistorů. Měření magnetizačních charakteristik feromagnetických materiálů.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 40  0
        Zkouška Zkouška 60 (60) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 30  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 30  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2004/2005 (B2612) Elektrotechnika a informatika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2003/2004 (B2612) Elektrotechnika a informatika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2002/2003 (B2612) Elektrotechnika a informatika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2001/2002 (B2612) Elektrotechnika a informatika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2000/2001 (B2612) Elektrotechnika a informatika (3907R001) Elektroenergetika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku