653-2004/02 – Materiály pro elektrotechniku (MpE)
Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace | Kredity | 5 |
Garant předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Ivo Szurman, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný typu B |
Ročník | 3 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | 2022/2023 |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
Doporučená literatura:
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.