653-0079/03 – Elektrotechnické materiály (ETM)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | 2023/2024 |
| Určeno pro fakulty | FEI, FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student po absolvování předmětu bude umět:
- klasifikovat současné i perspektivní materiály pro aplikace v elektrotechnice, mikroelektronice a optoelektronice
- definovat a aplikovat základní teoretické poznatky o vlivu stavby a struktury materiálu na základní fyzikální, mechanické, elektrické, magnetické a optické vlastnosti
- klasifikovat a objasnit stěžejní technologie přípravy pasivních a aktivních elektronických prvků
Vyučovací metody
Přednášky
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 elektrotechniky a mikroelektroniky. Jednotlivé kategorie materiálů pro aplikace v elektrotechnice: vodivé materiály (vodiče, supravodiče, materiály pro kontakty, termoelektrickou přeměnu, odporové materiály, pájky), dielektrika, feroelektrické materiály a izolanty, magnetické materiály (měkké, tvrdé, speciální na bázi slitin kovů vzácných zemin a oxidů), polovodiče pro mikro- a optoelektroniku, solární články, kovová skla, tekuté krystaly, nanotechnologie.
Povinná literatura:
DRÁPALA, J., KURSA, M.: Elektrotechnické materiály. 434 s. E-learning, VŠB-TU Ostrava, 2012, www.person.vsb.cz
ROUS, B.: Materiály pro elektrotechniku a mikroelektroniku. SNTL Praha,
1991, 463 s.
BOUDA, V. a kol.: Vlastnosti a technologie materiálů. ČVUT Praha,1996,221 s.
BOUDA, V. a kol.: Materiály pro elektrotechniku. ČVUT Praha, 2000, 226 s.
DAVIS, J.R.: Metals Handbook, Desk Edition, ASM International, 1998, 1521 p.
Doporučená literatura:
DRÁPAL, S.: Materiály a technologie I. ČVUT Praha, 1983, 163 s.
DRÁPAL, S.: Materiály a technologie II. ČVUT Praha, 1986, 167 s.
DRÁPAL, S.: Struktura a vlastnosti materiálů I. Kovy. ČVUT Praha,1990,223 s.
VAVŘINA, K., KREJČIŘÍK, A.: Elektronika materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1986.
BOUDA, V., MACH, P., PETR, J., ŠTUPL, K.: Vlastnosti a technologie materiálů. Skripta ČVUT Praha, 1996.
NEWEY, C., WEAWER, G. Materials Principles and Practice. London: Alden Press. 1990
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Jeden kontrolní test na konci semestru.
E-learning
DRÁPALA, J., KURSA, M. Elektrotechnické materiály. E-learning na, 2012, 439 s. http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/ETMAT/index.htm
Další požadavky na studenta
Vypracovat seminární práci na zadané téma dle definovaných požadavků.
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 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 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 tahem, tlakem, vrubová a lomová houževnatost, únava a creep.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky