637-0079/02 – Electrotechnical Materials (ETM)
| Gurantor department | Department of Non-ferrous Metals, Refining and Recycling | Credits | 4 |
| Subject guarantor | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. | Subject version guarantor | prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc. |
| Study level | undergraduate or graduate | Requirement | Compulsory |
| Year | 2 | Semester | winter |
| | Study language | Czech |
| Year of introduction | 1999/2000 | Year of cancellation | 2008/2009 |
| Intended for the faculties | FEI | Intended for study types | Master |
Subject aims expressed by acquired skills and competences
Student will be able to:
- classify basic groups of the current and advanced materials for applications in electric engineering, micro-electronics and opto-electronics
- apply basic theoretical knowledge on influence of composition and internal structure of material on physical, mechanical, electrical, magnetic and optical properties
- define requirements for individual groups of materials, technology for preparation and further processing, realisation of electronic elements
Teaching methods
Lectures
Individual consultations
Tutorials
Project work
Summary
The aim of teaching of the subject is to provide students with basic information about current and prospective materials, which are used in various fields of electrical engineering and micro-electronics. Individual categories of materials for applications in electrical engineering are the following ones: conductive materials (conductors, super-conductors, materials for contacts, thermo-electric conversion, resistance materials, solders), dielectrics, ferro-electric materials and insulating materials, magnetic materials (soft, hard, special - based on alloys of rare-earth metals and oxides) semiconductors for micro- and opto-electronics, solar cells, metallic glasses, liquid crystals, nano-materials.
Compulsory literature:
BOUDA, V., HAMPL, J., LIPTÁK, J. Materials for Electronics. Textbook of ČVUT Praha, 2000, 208 p.
HARPER, CH.A. Electronic Materials and Processes Handbook. McGraw-Hill, 2004.
WHITAKER, J.C. Microelectronics. Second Edition. CRC Press, 2006.
KŘÍŽ, M., KULA, V. Introduction to Electrical Engineering. Praha: ČVUT. 2000
HAMPL, L. LIPTÁK, J. Materials for Electrotechnics. Praha: ČVUT. 2006
Recommended literature:
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
E-learning
Other requirements
Prerequisities
Subject has no prerequisities.
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
1. Elektronová teorie kovového stavu. Kohezní síly pevných látek; typy vazeb a
jejich vliv na vlastnosti materiálů. Klasifikace pevných látek podle vazby.
Kohezní energie kovu, pásová teorie, normální kovy a přechodové kovy.
2. Krystalické látky (polymorfismus), základní typy krystalografických mřížek,
roviny a směry, reciproká mřížka. Brillounovy zóny, vodiče, izolátory,
polovodiče. Specifické teplo.
3. Poruchy v krystalografické mřížce: vakance, dislokace, vrstevné chyby,
hranice krystalů. Monokrystalické, polykrystalické a amorfní kovy. Tuhé
roztoky, intermetalické fáze. Lineární roztažnost a objemové změny při fázové
transformaci v pevném stavu.
4. Vodivé materiály. Fyzikální podstata elektrické vodivosti kovů, základní
vlastnosti vodivých materiálů, supravodivost. Vodivé materiály kovové (Cu, Al,
W, Mo, …) a jejich slitiny, uhlíkové materiály.
5. Speciální vodivé materiály. Kontaktní materiály, odporové materiály,
termočlánkové materiály, bimetaly, pájky, kovy a slitiny pro pojistky,
materiály s tvarovou pamětí. Supravodivé materiály.
6. Fyzikální vlastnosti a hlavní druhy polovodičových materiálů. Polovodičové
materiály elementární a sloučeninové. Základní požadavky na přípravu.
7. Metody čištění a zdokonalování struktury, zonální rafinace, směrová
krystalizace, destilace. Způsoby přípravy krystalů, metoda Czochralského. Typy
polovodičů (AIIIBV, AIIBVI). Technologie vytváření tenkých vrstev (epitaxe) a
přechodů (difúze).
8. Magnetické materiály. Základní vztahy, pojmy, podstata feromagnetismu,
vlastnosti magnetických materiálů. Základní typy magnetických materiálů.
9. Magneticky měkké materiály (Fe-Si, Fe-Ni), kovová skla. Magneticky tvrdé
materiály. Ferity. Struktura, rozdělení, technologie výroby, vlastnosti a
oblasti použití.
10. Dielektrika a izolanty, vlastnosti a struktura izolantů, polarizace a
permitivita dielektrik, elektrická vodivost izolantů.
11. Elektrická pevnost pevných izolantů, průraz a základní druhy průrazu,
neelektrické vlastnosti izolantů.
12. Přehled elektro izolačních materiálů. Plynné, kapalné děje a pevné
izolanty, anorganické izolanty.
13. Konstrukční materiály, základní rozdělení: ocelové, litinové, neželezné
kovy a slitiny, kompozity, keramika.
14. Vlastnosti konstrukčních materiálů a způsoby zkoušení: zkouška tahu, tlaku,
vrubová a lomová houževnatost, únava a creep.
osnova cvičení:
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.