637-0131/02 – Materiály pro elektrotechniku (MPE)

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. - klasifikovat typy vazeb a jejich vliv na vlastnosti materiálů, rozdělit pevné látky podle typu vazby. - definovat základní typy krystalických mřížek, jejich roviny a směry, reciprokou mřížku, polymorfismus.. - určit typ poruchy v krystalické mřížce: vakance, dislokace, vrstevné chyby, hranice krystalů, rozdíly mezi. monokrystalickými, polykrystalickými a amorfními kovy. - 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) . - navrhnout vhodné aplikace polovodičových materiály 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: zkouška tahu, tlaku, vrubová a lomová houževnatost, únava a creep, technologické zkoušky, nedestruktivní zkoušky. - získat o poznatky o nejnovějších typech materiálů pro elektrotechniku a elektroniku: nanomateriály, tekuté krystaly, paměťové materiály, možnosti miniaturizace.

Teoretické základy přípravy vysoce čistých látek, vlastnosti a význam čistých látek, vliv nečistot na vlastnosti látek. Klasifikace způsobů dělení a rafinace látek, stadia čištění a zásady při výrobě vysoce čistých látek. Rovnovážný a efektivní rozdělovací koeficient. Krystalizační metody rafinace: směrová kryst., zonální tavení, CZ-metoda. Teoretické základy přípravy vybraných kovů, slitin a sloučenin binárních, ternárních a polykomponentních, oxidických materiálů, tenkých vrstev a struktur, epitaxní technologie v metalurgii. Příprava vysokoteplotních materiálů, vodivých, nevodivých a odporových materiálů, izolantů a dielektrik, magnetických materiálů, supravodivých materiálů,materiálů pro mikro-, optoelektroniku. Vodivé materiály, materiály vysoké vodivosti, vodiče na bázi uhlíku, odporové materiály, kontaktní materiály, supravodiče. Dielektrika a izolanty plynné, kapalné, pevné. Polarizace dielektrik, relativní permitivita, ztráty, elektrická pevnost, přehled dielektrických materiálů a izolantů. Magnetické materiály na bázi kovů a jejich slitin, ferity, materiály magneticky měkké a tvrdé. Polovodiče, klasifikace polovodivých materiálů, struktura, vlastní a příměsové polovodiče. Materiály pro mikroelektroniku a optoelektroniku.