637-0079/06 – Electrotechnical Materials (ETM)

Gurantor departmentDepartment of Non-ferrous Metals, Refining and RecyclingCredits4
Subject guarantorprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Subject version guarantorprof. Ing. Miroslav Kursa, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year1Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction2009/2010Year of cancellation2010/2011
Intended for the facultiesFEIIntended for study typesBachelor
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Lifelong Credit and Examination 3+1

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:

KLAUK HAGEN: Organic Electronics: Materials, Manufacturing and Applications. Willey-VCH, 2006. DORF, R.C.: The Electrical Engineering Handbook Series. Second Edition. CRC Press, 2005. SOLYMAR, L., WALSH, D. Lectures on the Electrical Properties of Materials. Oxford: University Press. 1991 NEWEY, C., WEAWER, G. Materials Principles and Practice. London: Alden Press. 1990 ASM Handbook. Vol.2, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Material. 10th edition, ASM International, 2000, 1328 p. ISBN 0-87170-378-5 DAVIS, J.R.: Metals Handbook, Desk Edition, ASM International, 1998, 1521 p.

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.

Conditions for subject completion

Lifelong form (validity from: 2009/2010 Summer semester, validity until: 2010/2011 Winter semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of pointsMax. počet pokusů
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100  51
        Exercises evaluation Credit  
        Examination Examination   3
Mandatory attendence participation:

Show history

Conditions for subject completion and attendance at the exercises within ISP:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeBranch/spec.Spec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2009/2010 (B2649) Electrical Engineering C Czech Ostrava 1 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner

Assessment of instruction

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.