637-2004/01 – Materiály pro elektrotechniku (MpE)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity5
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
SZU02 doc. Ing. Ivo Szurman, 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 bude umět definovat a aplikovat základní teoretické poznatky o vlivu stavby a struktury materiálu na jeho fyzikální, mechanické, elektrické, magnetické a optické vlastnosti, - Student získá přehled o současných i perspektivních materiálech pro aplikace v elektrotechnice, mikroelektronice a optoelektronice, - Student bude umět klasifikovat a objasnit stěžejní technologie přípravy pasivních a aktivních elektronických prvků. - Student bude umět navrhnout vhodný materiál pro konkrétní pasivní či aktivní prvky v elektrotechnice, - Student bude umět vyhodnotit a aplikovat poznatky z teorie při návrhu optimálních technologií (např. růstu krystalů, mikrolegování, epitaxe, difuze).

Vyučovací metody

Přednášky
Semináře
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět „Materiály pro elektrotechniku“ představuje všeobecný základ studia a poskytuje studentům přehled o materiálech, které se používají při konstrukci různých elektrotechnických, optoelektronických a mikroelektronických zařízení. Zabývá se zejména elektrickými, magnetickými, fyzikálně-chemickými, mechanickými i dalšími vlastnostmi látek a uvádí je do souvislostí se složením a vnitřní strukturou materiálů. Předmět je zaměřen také na procesy přípravy jednotlivých druhů materiálů současnými technologiemi ve vztahu k elektrotechnice a mikroelektronice, používanými materiály a směry vývoje spojené s miniaturizací elektronických systémů. Výklad o elektrotechnických materiálech bude veden podle schématu: Struktura a vlastnosti látek, vodivé materiály, supravodiče, polovodiče, mikroelektronika a optoelektronika, magnetické materiály, dielektrika a izolanty, speciální a konstrukční materiály.

Povinná literatura:

[1] http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/ETMAT/index.htm. [2] ROUS, B. Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1991. ISBN 80-03-00617-1. [3] BOUDA, V. Materiály pro elektrotechniku. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2000. ISBN 80-01-02232-3.

Doporučená literatura:

[1] ŠESTÁK, J., Z. STRNAD a A. TŘÍSKA. Speciální technologie a materiály. Praha: Academia, 1993. ISBN 80-200-0148-4. [2] BOUDA, V., P. MACH, J. PETR. a K. ŠTUPL. Vlastnosti a technologie materiálů. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 1998. ISBN 80-01-01839-3. [3] LIPTÁK, J. a J. SEDLÁČEK. Úvod do elektrotechnických materiálů. V Praze: České vysoké učení technické, 2008dotisk. ISBN 978-80-01-03191-9. [4] DORF, R.C., ed. The electrical engineering handbook. Boca Raton: CRC Press, c1993. ISBN 0-8493-0185-8.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Dva kontrolní testy

E-learning

Zatím odkaz na http://www.person.vsb.cz/

Další požadavky na studenta

Dva výpočetní programy, experimentální práce v laboratoří, seminární práce

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Elektronová teorie kovového stavu. Kohezní síly pevných látek; typy vazeb a jejich vliv na fyzikální vlastnosti materiálů. Kvantová, elektronová a pásová teorie vodivosti. 2. Základní charakteristika a požadavky na materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku. Fyzikální, chemické a fyzikálně chemické metody rafinace a syntézy kovových i nekovových materiálů a jejich charakterizace. 3. Metody přípravy vysoce čistých a strukturně definovaných materiálů s monokrystalickou strukturou pro nové typy elektronických, optoelektronických a magnetických prvků. Vliv elektricky aktivních prvků na vlastnosti elektronických součástek. 4. Vodivé materiály. Fyzikální podstata elektrické vodivosti, základní vlastnosti vodivých materiálů. Vodivé materiály na bázi kovů a jejich slitin, uhlíkové materiály. 5. Speciální vodivé materiály: kontaktní materiály, odporové materiály, termočlánkové materiály, bimetaly, pájky, kovy a slitiny pro pojistky, materiály s tvarovou pamětí, materiály pro vakuovou elektrotechniku. 6. Supravodivé materiály. Nízkoteplotní a vysokoteplotní supravodiče. 7. Magnetické materiály. Základní pojmy, podstata feromagnetismu, vlastnosti magnetických materiálů. Základní typy magnetických materiálů. Magneticky měkké materiály na bázi kovů, kovová skla. Magneticky tvrdé materiály. Ferity. Struktura, rozdělení, technologie výroby, vlastnosti a oblasti použití. 8. Dielektrika a izolanty, vlastnosti a struktura izolantů, polarizace a permitivita dielektrik, elektrická pevnost pevných izolantů, průraz a základní druhy průrazu, neelektrické vlastnosti izolantů. Plynné, kapalné a pevné izolanty, anorganické, organické a syntetické izolanty. 9. Oxidické materiály - feroelektrika, materiály pro bublinové paměti (granáty). Kapalné krystaly - nematické, lamelární a kolumnární systémy - struktura a její transformace. Materiály pro zvláštní účely, whiskery. Kompozitní materiály. 10. Fyzikální vlastnosti a hlavní druhy polovodičových materiálů. Teorie vodivosti u polovodičů. Polovodičové materiály elementární, sloučeninové a oxidické. Vliv vnějších účinků na vlastnosti polovodičů. 11. Základní technologie výroby polovodičových materiálů a integrovaných obvodů, planárně epitaxní technologie při výrobě integrovaných obvodů aplikovaných v mikroelektronice, evoluce a druhy technologií, příprava podložek (substrátů), základy fotolitografie, základní materiály používané při tvorbě struktury polovodičových prvků. 12. Mechanismus elementárních procesů přípravy aktivních prvků epitaxí, napařováním, naprašováním a iontovou implantací, aplikace difuzních procesů v polovodičích při tvorbě P-N přechodů. 13. Optoelektronika – generátory a detektory záření, vlnovody. Sloučeniny AIIIBV, AIIBVI…, laserová technika, solární články. Materiálové inženýrství v elektrotechnice. 14. Nanomateriály a nanoelektronika. Materiálové inženýrství elektrotechniky a mikroelektroniky.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2014/2015 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  26
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2020/2021 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2019/2020 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2019/2020 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2018/2019 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2018/2019 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2017/2018 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2017/2018 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2016/2017 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2016/2017 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku