637-0808/01 – 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 graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
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 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 16+0

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60  16
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2013/2014 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI 2012/2013 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok