Detail předmětu
Electrotechnical Materials and Production Processes
FEKT-CEMVAk. rok: 2012/2013
Materiály v elektrotechnice - složení, struktura, výroba a použití. Plasty, sklo, keramika a sklokeramika - druhy, vlastnosti, zpracovatelské technologie. Kompozity. Kovy - klasifikace a vlastnosti. Zpracování kovů, výroba vodičů a fólií. Polovodičové materiály; klasifikace, vlastnosti, aplikační oblasti. Příprava polovodičových materiálů a základních polovodičových struktur. Povrchové úpravy, laky a spojování materiálů. Svazkové procesy, radiační, elektroerozivní, ultraakustické a další významné výrobní procesy.
Jazyk výuky
angličtina
Počet kreditů
8
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Všech fakult
Výsledky učení předmětu
Student získá přehled o struktuře a vlastnostech vybraných elektrotechnických materiálů a způsobech jejich výroby a o použití speciálních moderních technologických postupů. Na těchto základech bude schopen navrhnout optimální postupy při řešení konkrétních problémů z oblasti elektrotechnických materiálů a výrobních procesů.
Prerekvizity
Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Způsob a kritéria hodnocení
Zápočet lze udělit bude-li účast studenta na cvičeních vyšší než 75% a odevzdá-li všechny zprávy z laboratorních měření.
Závěrečná zkouška.
Dílčí části předmětu budou přezkoušeny formou 2 testů za které může student získat max. 60 bodů. Za 1. test může získat max. 40 bodů. Za 2. test může získat max. 20 bodů. Test je uznán za absolvovaný, získá-li student alespoň 50% z max. počtu bodů, tj. 20 bodů, resp. 10 bodů. Závěrečná zkouška je kombinovaná. Písemná část je povinná a lze za ni získat max. 40 bodů. Ústní část je nepovinná a lze při ní částečně korigovat výsledky písemné části. Maximálně lze získat 10 bodů.
Závěrečná zkouška.
Dílčí části předmětu budou přezkoušeny formou 2 testů za které může student získat max. 60 bodů. Za 1. test může získat max. 40 bodů. Za 2. test může získat max. 20 bodů. Test je uznán za absolvovaný, získá-li student alespoň 50% z max. počtu bodů, tj. 20 bodů, resp. 10 bodů. Závěrečná zkouška je kombinovaná. Písemná část je povinná a lze za ni získat max. 40 bodů. Ústní část je nepovinná a lze při ní částečně korigovat výsledky písemné části. Maximálně lze získat 10 bodů.
Osnovy výuky
Materiály v elektrotechnice - složení, struktura, klasifikace, použití. Řízení vlastností materiálů. Kompozity.
Organické a anorganické izolanty, dielektrika.
Plasty, elastomery, slídové výrobky, sklo, keramika (silikátová, oxidová, bezkyslíkatá), sklokeramika, tvrdé materiály.
Plastikářské technologie. Výroba a opracování anorganických nekovových materiálů.
Kovové materiály. Klasifikace, vlastnosti, použití. Materiály s fero- a ferimagnetickými vlastnostmi. Slinuté materiály.
Zpracování kovů. Výroba drátů a fólií, kabelů a vodičů.
Výroba materiálů pro plošné spoje.
Polovodičové materiály - klasifikace, struktura, složení, vlastnosti.
Polovodičové materiály - aplikační možnosti. Příprava polovodičových materiálů.
Výroba základních polovodičových struktur.
Povrchové úpravy, laky, spojování materiálů.
Elektronové procesy, účinky elektronového svazku a jeho využití.
Iontové procesy, zdroje iontů, účinky a možnosti využití.
Rentgenové procesy. Radiační technologie.
Jaderné procesy a jejich aplikace, transmutace polovodičových materiálů.
Laserové procesy, rozdělení laserů, vlastnosti a některé aplikace laserů.
Ultraakustické procesy, zdroje ultrazvuku, využití účinků ultrazvuku.
Elektroerozivní procesy a jejich využití.
Organické a anorganické izolanty, dielektrika.
Plasty, elastomery, slídové výrobky, sklo, keramika (silikátová, oxidová, bezkyslíkatá), sklokeramika, tvrdé materiály.
Plastikářské technologie. Výroba a opracování anorganických nekovových materiálů.
Kovové materiály. Klasifikace, vlastnosti, použití. Materiály s fero- a ferimagnetickými vlastnostmi. Slinuté materiály.
Zpracování kovů. Výroba drátů a fólií, kabelů a vodičů.
Výroba materiálů pro plošné spoje.
Polovodičové materiály - klasifikace, struktura, složení, vlastnosti.
Polovodičové materiály - aplikační možnosti. Příprava polovodičových materiálů.
Výroba základních polovodičových struktur.
Povrchové úpravy, laky, spojování materiálů.
Elektronové procesy, účinky elektronového svazku a jeho využití.
Iontové procesy, zdroje iontů, účinky a možnosti využití.
Rentgenové procesy. Radiační technologie.
Jaderné procesy a jejich aplikace, transmutace polovodičových materiálů.
Laserové procesy, rozdělení laserů, vlastnosti a některé aplikace laserů.
Ultraakustické procesy, zdroje ultrazvuku, využití účinků ultrazvuku.
Elektroerozivní procesy a jejich využití.
Učební cíle
Cílem předmětu je seznámit studenty konkrétněji se strukturou a vlastnostmi vybraných elektrotechnických materiálů a způsoby jejich výroby, seznámit studenty se speciálními moderními technologickými postupy s vazbou na klasické technologie.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Povinná účast ve výuce.
Základní literatura
Bouda, V., Hampl. J., Lipták,J.: Materials for electrotechnics. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2000, 207 s. ISBN 80-01-02233-1. (EN)
Doporučená literatura
HWANG, J., S.: Environment-Friendly Electronics: Lead Free Technology, Electrochemical Publications Limited, 2001, ISBN 0 901150 401 (EN)
SZE, S., M., KWOK, K.: Physics of Semiconductor Devices. Wiley - Interscience, A John Wiley & sons, Inc. Publication, ISBN-13: 978-0-471-14323-9 (EN)
SZE, S., M., KWOK, K.: Physics of Semiconductor Devices. Wiley - Interscience, A John Wiley & sons, Inc. Publication, ISBN-13: 978-0-471-14323-9 (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
52 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Dielektrika a izolanty. Polarizace a permitivita. Elektrická vodivost a konduktivita. Dielektrické ztráty a ztrátový činitel. Komplexní permitivita. Dielektrika v silných elektrických polích.
2. Anorganická dielektrika. Azbest, slída a slídové výrobky. Sklo v elektrotechnice. Výroba a zpracování skla. Elektrotechnická keramika. Výroba a zpracování keramiky. Oxidová a bezkyslíkatá keramika.
3. Plasty pro elektrotechniku. Termoplasty. Reaktoplasty. Plasty se zvýšenou tepelnou odolností. Úpravy plastů a plastikářské technologie.
4. Vodivé, odporové a magnetické materiály.
5. Polovodičové materiály - klasifikace, struktura, složení, vlastnosti.
6. Polovodičové materiály - aplikační možnosti. Příprava polovodičových materiálů.
7. Výroba základních polovodičových struktur.
8. Zpracování kovů a kovových polotovarů pro konstrukční díly elektrických a elektronických zařízení. Výroba drátů. Svařování a pájení kovových dílů.
9. Povrchové úpravy, laky, kompletace mechanických dílů.
10. Elektronové procesy, získávání elektronů, účinky elektronového svazku a jeho využití.
Iontové procesy, získávání iontových svazků, jejich účinky a využití.
11. Rentgenové procesy, vznik a vlastnosti rentgenového záření. Radiační technologie.
Jaderné procesy, základní pojmy, transmutace polovodičových materiálů.
12. Laserové procesy, základy činnosti laserů, rozdělení laserů, vlastnosti a některé aplikace laserů.
Ultraakustické procesy, fyzikální základy ultraakustiky.
13. Ultraakustické procesy, zdroje ultrazvuku, využití účinků ultrazvuku.
Elektroerozivní procesy a jejich použití.
2. Anorganická dielektrika. Azbest, slída a slídové výrobky. Sklo v elektrotechnice. Výroba a zpracování skla. Elektrotechnická keramika. Výroba a zpracování keramiky. Oxidová a bezkyslíkatá keramika.
3. Plasty pro elektrotechniku. Termoplasty. Reaktoplasty. Plasty se zvýšenou tepelnou odolností. Úpravy plastů a plastikářské technologie.
4. Vodivé, odporové a magnetické materiály.
5. Polovodičové materiály - klasifikace, struktura, složení, vlastnosti.
6. Polovodičové materiály - aplikační možnosti. Příprava polovodičových materiálů.
7. Výroba základních polovodičových struktur.
8. Zpracování kovů a kovových polotovarů pro konstrukční díly elektrických a elektronických zařízení. Výroba drátů. Svařování a pájení kovových dílů.
9. Povrchové úpravy, laky, kompletace mechanických dílů.
10. Elektronové procesy, získávání elektronů, účinky elektronového svazku a jeho využití.
Iontové procesy, získávání iontových svazků, jejich účinky a využití.
11. Rentgenové procesy, vznik a vlastnosti rentgenového záření. Radiační technologie.
Jaderné procesy, základní pojmy, transmutace polovodičových materiálů.
12. Laserové procesy, základy činnosti laserů, rozdělení laserů, vlastnosti a některé aplikace laserů.
Ultraakustické procesy, fyzikální základy ultraakustiky.
13. Ultraakustické procesy, zdroje ultrazvuku, využití účinků ultrazvuku.
Elektroerozivní procesy a jejich použití.
Cvičení odborného základu
15 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Výpočty z oblasti elektronových procesů a iontových procesů.
2. Výpočty z oblasti aplikací rentgenového záření a jaderných transmutací.
3. Výpočty z oblasti laserové techniky.
4. Výpočty z oblasti ultraakustiky.
2. Výpočty z oblasti aplikací rentgenového záření a jaderných transmutací.
3. Výpočty z oblasti laserové techniky.
4. Výpočty z oblasti ultraakustiky.
Laboratorní cvičení
15 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Modelování složek komplexní permitivity
2. Havriliakův - Negamiho diagram
3. a) Měření dielektrických vlastností keramického titaničitanu barnatého
b) Určení součinitele nelinearity keramického titaničitanu barnatého
4. Měření teplotní závislosti rezistivity polovodičového materiálu
5. Měření driftové pohyblivosti minoritních nosičů proudu impulsní metodou
6. Počítačové vytváření pásových modelů polovodičových materiálů
2. Havriliakův - Negamiho diagram
3. a) Měření dielektrických vlastností keramického titaničitanu barnatého
b) Určení součinitele nelinearity keramického titaničitanu barnatého
4. Měření teplotní závislosti rezistivity polovodičového materiálu
5. Měření driftové pohyblivosti minoritních nosičů proudu impulsní metodou
6. Počítačové vytváření pásových modelů polovodičových materiálů