455-0500/01 – Elektrotechnické materiály (ETM)
| Garantující katedra | Katedra měřicí a řídicí techniky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Jaromír Skotnica | Garant verze předmětu | Ing. Jaromír Skotnica |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1999/2000 | Rok zrušení | 2004/2005 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.