637-0808/01 – Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku (MpEM)
| Garantující katedra | Katedra neželezných kovů, rafinace a recyklace | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2003/2004 | Rok zrušení | 2019/2020 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student po absolvování předmětu získá schopnosti:
- klasifikovat typy vazeb a jejich vliv na vlastnosti materiálů, rozdělit pevné látky podle typu vazby.
- definovat elektronovou teorií kovového stavu, základní typy krystalických mřížek, jejich roviny a směry, reciprokou mřížku, polymorfismus, poruchy v krystalické mřížce
- definovat 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,
- 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.
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt
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:
DRÁPALA, J., KURSA, M. Elektrotechnické materiály. E-learning na http://www.person.vsb.cz/, 2011, 434 s.
ROUS, B.: Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. SNTL Praha 1991.
BOUDA, V., MACH, P., PETR, J., ŠTUPL, K.: Vlastnosti a technologie
materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1996.
DRÁPAL, S.: Materiály a technologie I, II. Skripta ČVUT Praha, 1987.
VAVŘINA, K., KREJČIŘÍK, A.: Elektronika materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1986.
HASSDENTEUFEL a kol.: Elektrotechnické materiály. Alfa – SNTL, Bratislava
1978.
VENKRBEC, J.: Výrobní procesy III. Skripta ČVUT Praha, 1983.
KUCHAŘ, L., DRÁPALA, J.: Metalurgie čistých kovů. Nadácia R. Kammela, Košice
2000.
MALÝ, Z. - SIMERSKÝ, M.: Elektrotechnologie - Elektrotechnické materiály,
SNTL Praha 1980.
HADAMOVSKÝ, H.F.: Halbleiterwerkstoffe, Leipzig 1986.
GORELIK, S.S. - Daševskij M.J. Materialověděnije poluprovodnikov i
dielektrikov. Metallurgija, Moskva 1988
Bouda, V., Hampl, J., Lipták, J.: Materials for Electronics. Textbook of ČVUT Praha, 2000.
Harper, Ch.A.: Electronic Materials and Processes Handbook. McGraw-Hill, 2004.
Klauk Hagen: Organic Electronics: Materials, Manufacturing and Applications. Willey-VCH, 2006.
Dorf, R.C.: The Electrical Engineering Handbook Series. Second Edition. CRC Press, 2005.
Whitaker, J.C. Microelectronics. Second Edition. CRC Press, 2006.
Doporučená literatura:
Ne
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
2 testy znalostí
E-learning
Ano, http://www.person.vsb.cz/cz/index.php
Další požadavky na studenta
3 výpočetní programy
1 laboratorní cvičení
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 a jejich slitiny.
·Vysokotavitelné kovy.
·Uhlíkové materiály.
·Materiály pro kontakty, termočlánky, bimetaly, pájky
·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.
·Nanomateriály pro elektroniku.
·Magnetické materiály a jejich vlastnosti. Magneticky tvrdé a měkké materiály.
Ferity.
·Dielektrika a izolanty, vlastnosti. Polarizace dielektrik. Plynná, kapalná a
pevná dielektrika a izolanty.
·Konstrukční materiály.
·Materiálové inženýrství mikroelektroniky.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky