632-2204/01 – Materiály pro elektrotechniku (MpE)
| Garantující katedra | Katedra materiálů a technologií pro automobily | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
| Ročník | 3 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
- Student bude umět definovat a aplikovat základní teoretické poznatky o vlivu stavby a struktury materiálu na jeho fyzikální, mechanické, elektrické, magnetické a optické vlastnosti,
- Student získá přehled o současných i perspektivních materiálech pro aplikace v elektrotechnice, mikroelektronice a optoelektronice,
- Student bude umět klasifikovat a objasnit stěžejní technologie přípravy pasivních a aktivních elektronických prvků.
- Student bude umět navrhnout vhodný materiál pro konkrétní pasivní či aktivní prvky v elektrotechnice,
- Student bude umět vyhodnotit a aplikovat poznatky z teorie při návrhu optimálních technologií (např. růstu krystalů, mikrolegování, epitaxe, difuze).
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Předmět „Materiály pro elektrotechniku“ představuje všeobecný základ studia a poskytuje studentům přehled o materiálech, které se používají při konstrukci různých elektrotechnických, optoelektronických a mikroelektronických zařízení. Zabývá se zejména elektrickými, magnetickými, fyzikálně-chemickými, mechanickými i dalšími vlastnostmi látek a uvádí je do souvislostí se složením a vnitřní strukturou materiálů. Předmět je zaměřen také na procesy přípravy jednotlivých druhů materiálů současnými technologiemi ve vztahu k elektrotechnice a mikroelektronice, používanými materiály a směry vývoje spojené s miniaturizací elektronických systémů. Výklad o elektrotechnických materiálech bude veden podle schématu: Struktura a vlastnosti látek, vodivé materiály, supravodiče, polovodiče, mikroelektronika a optoelektronika, magnetické materiály, dielektrika a izolanty, speciální a konstrukční materiály.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Dva kontrolní testy
E-learning
Zatím odkaz na http://www.person.vsb.cz/
Další požadavky na studenta
Dva výpočetní programy, experimentální práce v laboratoří, seminární práce
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
- Elektronová teorie kovového stavu. Kohezní síly pevných látek; typy vazeb a jejich vliv na fyzikální vlastnosti materiálů. Kvantová, elektronová a pásová teorie vodivosti.
- Základní charakteristika a požadavky na materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku. Fyzikální, chemické a fyzikálně chemické metody rafinace a syntézy kovových i nekovových materiálů a jejich charakterizace.
- Metody přípravy vysoce čistých a strukturně definovaných materiálů s monokrystalickou strukturou pro nové typy elektronických, optoelektronických a magnetických prvků. Vliv elektricky aktivních prvků na vlastnosti elektronických součástek.
- Vodivé materiály. Fyzikální podstata elektrické vodivosti, základní vlastnosti vodivých materiálů. Vodivé materiály na bázi kovů a jejich slitin, uhlíkové materiály.
- Speciální vodivé materiály: kontaktní materiály, odporové materiály, termočlánkové materiály, bimetaly, pájky, kovy a slitiny pro pojistky, materiály s tvarovou pamětí, materiály pro vakuovou elektrotechniku.
- Supravodivé materiály. Nízkoteplotní a vysokoteplotní supravodiče.
- Magnetické materiály. Základní pojmy, podstata feromagnetismu, vlastnosti magnetických materiálů. Základní typy magnetických materiálů. Magneticky měkké materiály na bázi kovů, kovová skla. Magneticky tvrdé materiály. Ferity. Struktura, rozdělení, technologie výroby, vlastnosti a oblasti použití.
- Dielektrika a izolanty, vlastnosti a struktura izolantů, polarizace a permitivita dielektrik, elektrická pevnost pevných izolantů, průraz a základní druhy průrazu, neelektrické vlastnosti izolantů. Plynné, kapalné a pevné izolanty, anorganické, organické a syntetické izolanty.
- Oxidické materiály - feroelektrika, materiály pro bublinové paměti (granáty). Kapalné krystaly - nematické, lamelární a kolumnární systémy - struktura a její transformace. Materiály pro zvláštní účely, whiskery. Kompozitní materiály.
- Fyzikální vlastnosti a hlavní druhy polovodičových materiálů. Teorie vodivosti u polovodičů. Polovodičové materiály elementární, sloučeninové a oxidické. Vliv vnějších účinků na vlastnosti polovodičů.
- Základní technologie výroby polovodičových materiálů a integrovaných obvodů, planárně epitaxní technologie při výrobě integrovaných obvodů aplikovaných v mikroelektronice, evoluce a druhy technologií, příprava podložek (substrátů), základy fotolitografie, základní materiály používané při tvorbě struktury polovodičových prvků.
- Mechanismus elementárních procesů přípravy aktivních prvků epitaxí, napařováním, naprašováním a iontovou implantací, aplikace difuzních procesů v polovodičích při tvorbě P-N přechodů.
- Optoelektronika – generátory a detektory záření, vlnovody. Sloučeniny AIIIBV, AIIBVI…, laserová technika, solární články. Materiálové inženýrství v elektrotechnice.
- Nanomateriály a nanoelektronika. Materiálové inženýrství elektrotechniky a mikroelektroniky.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.