637-0032/01 – Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku (MpEM)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity5
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník4Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2001/2002Rok zrušení2008/2009
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
BUJ37 doc. Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student po absolvování předmětu získá schopnosti: - seznámit se elektronovou teorií kovového stavu, kohezními silami a kohezní energií pevných látek, s pásovou teorií pro klasické a tranzitivní kovy, Brillouinovými zónami pro vodiče, izolátory, polovodiče. - pochopit fyzikální podstatu elektrické vodivosti kovů, základní vlastnosti vodivých materiálů. - charakterizovat vodivé materiály kovové (Cu, Al, W, Mo, …) a jejich slitiny, uhlíkové materiály, speciální vodivé materiály, kontaktní materiály, odporové materiály, termočlánkové materiály, bimetaly, pájky, kovy a slitiny pro pojistky, materiály s tvarovou pamětí a navrhnout jejich aplikace - pochopit teorii supravodivosti, funkci supravodivých materiálů, jejich rozdělení a aplikace. - objasnit fyzikální vlastnosti a podstatu funkce polovodičů. - charakterizovat základní polovodičové materiály: elementární (Si, Ge), sloučeninové (AIIIBV, AIIBVI), oxidické aj. - aplikovat vhodné metody čištění a zdokonalování struktury (zonální rafinace, směrová krystalizace, destilace), zejména metodu Czochralskiho. - popsat epitaxní technologie vytváření tenkých vrstev (CVD, VPE, LPE, MBE…) a způsoby tvorby P-N přechodů pomocí difuze. - objasnit způsob zpracování křemíku v celém výrobním cyklu: od monokrystalu po čip (planárně – epitaxní technologie) . - poznat speciální technologie nutné pro perspektivní oblasti mikro-elektrometalurgie - navrhnout vhodné aplikace polovodičových materiálů pro mikroelektroniku, optoelektroniku, termoměniče, solární články, kapalné krystaly aj. - pochopit princip magnetismu, základní pojmy, rozdělení materiálů dle chování v magnetickém poli. - charakterizovat základní typy magnetických materiálů: magneticky měkké a tvrdé materiály, kovová skla, ferity, jejich vlastnosti a oblasti použití. - definovat základní vlastnosti dielektrik a izolantů, polarizace a permitivita, elektrická pevnost izolantů, degradace a průraz izolantů. - charakterizovat základní druhy elektroizolačních materiálů. Plynné, kapalné a pevné izolanty, organické a anorganické izolanty a možnosti jejich aplikace. - získat přehled o konstrukčních materiálech: oceli, litiny, neželezné kovy a slitiny, kompozity, keramika. - popsat základní vlastnosti konstrukčních materiálů a způsoby jejich zkoušení: mechanické zkoušky, technologické zkoušky, nedestruktivní zkoušky, mikrostrukturní charakteristiky, chemická makro- a mikroanalýza, měření elektrických a jiných fyzikálních vlastností . - získat o poznatky o nejnovějších typech materiálů pro elektrotechniku a submikroelektroniku: nanomateriály, tekuté krystaly, paměťové materiály, možnosti miniaturizace, materiály pro vakuovou techniku.

Vyučovací metody

Anotace

Cílem výuky předmětu je podat studentům základní informace o soudobých i perspektivních materiálech, které se používají v jednotlivých oborech elektroniky. Teoretické základy: struktura a vlastnosti látek, vazby mezi atomy, poruchy mřížky, fyzikální a chemické vlastnosti materiálů, metody přípravy elektrotechnických materiálů). Jednotlivé kategorie materiálů pro aplikace v elektronice: vodivé materiály (vodiče, supravodiče, materiály pro kontakty, pro termoelektrickou přeměnu, odporové materiály), dielektrika, feroelektrické materiály a izolanty, magnetické materiály (měkké, tvrdé, speciální na bázi slitin kovů a oxidů), polovodiče pro mikro- a optoelektroniku, solární články, konstrukční materiály, kompozity, kovová skla, tekuté krystaly, nanotechnologie.

Povinná literatura:

1. ROUS, B.: Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. SNTL Praha 1991. 2. BOUDA, V., MACH, P., PETR, J., ŠTUPL, K.: Vlastnosti a technologie materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1996. 3. DRÁPAL, S.: Materiály a technologie I, II. Skripta ČVUT Praha, 1987. 4. VAVŘINA, K., KREJČIŘÍK, A.: Elektronika materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1986. 5. HASSDENTEUFEL a kol.: Elektrotechnické materiály. Alfa – SNTL, Bratislava 1978. 6. VENKRBEC, J.: Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983. 7. KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J.: Metalurgie čistých kovů. Nadácia R. Kammela, Košice 2000. 8. MALÝ, Z. - SIMERSKÝ, M.: Elektrotechnologie - Elektrotechnické materiály, SNTL Praha 1980.

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Vodiče, polovodiče a izolanty – fyzikální, chemické, termodynamické a mechanické vlastnosti. Materiály s vysokou elektrickou vodivostí. Měď. Hliník. Vysokotavitelné kovy. Uhlíkové materiály. Materiály pro kontakty, termočlánky, bimetaly, pájky, materiály s tvarovou pamětí. Odporové materiály. Supravodivost. Nízkoteplotní a vysokoteplotní supravodiče. Polovodičové materiály. Křemík, germanium. Polovodičové sloučeniny. Materiály pro optoelektroniku. Oxidické polovodičové materiály. Planárně epitaxní technologie výroby integrovaných obvodů. Tekuté krystaly. Paměťové prvky. Magnetické materiály a jejich vlastnosti. Magneticky tvrdé a měkké materiály. Kovová skla. Ferity. Dielektrika a izolanty, vlastnosti. Polarizace dielektrik. Plynná, kapalná a pevná dielektrika a izolanty. Konstrukční materiály. Kompozity. Materiálové inženýrství mikroelektroniky.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční 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 45 (45) 0
                Projekt Projekt 15  0
                Písemka Písemka 30  0
        Zkouška Zkouška 55 (55) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 25  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 30  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2008/2009 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2007/2008 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2006/2007 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2005/2006 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2004/2005 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2003/2004 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán
2001/2002 (M3910) Fyzikální a materiálové inženýrství (3911T019) Neželezné kovy (03) Neželezné kovy P čeština Ostrava 4 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku