Detail předmětu

Elektrotechnické materiály a výrobní procesy

FEKT-KEMVAk. rok: 2015/2016

Materiály v elektrotechnice - složení, struktura, výroba a použití. Plasty, sklo, keramika a sklokeramika - druhy, vlastnosti, zpracovatelské technologie. Kompozity. Kovy - klasifikace a vlastnosti. Zpracování kovů, povrchové úpravy kovových materiálů, výroba vodičů a fólií. Polovodičové materiály; klasifikace, vlastnosti, aplikační oblasti. Příprava polovodičových materiálů a základních polovodičových struktur. Povrchové úpravy, laky a spojování materiálů. Speciální procesy, elektronové, iontové, rentgenové, jaderné, radiační, laserové, ultraakustické, elektroerozivní a další významné výrobní procesy.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

8

Garant předmětu

prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Výsledky učení předmětu

Student po absolvování předmětu:
 umí vysvětlit význam pojmů z fyzikálních základů vlastností dielektrických, vodivých, odporových, magnetických a polovodičových materiálů,
 umí zvolit vhodný elektrotechnický materiál pro vybranou aplikaci,
 zná klasifikaci, strukturu, složení a vlastnosti polovodičových materiálů,
 je schopen měřit základní vlastnosti elektrotechnických materiálů a obsluhovat vhodné měřicí přístroje a zařízení,
 umí popsat základní výrobní procesy v oblasti dielektrických materiálů, plastů, zpracování kovových materiálů, přípravy polovodičových materiálů, výroby základních polovodičových struktur a povrchových úprav,
 umí vysvětlit základní principy činnosti systémů využívající elektronové svazky, iontové svazky, rentgenové záření, jaderné transmutace, lasery, ultrazvuk a elektroerozi, jejich přednosti a omezení z hlediska výrobních procesů,
 je schopen vysvětlit základní principy činnosti zdrojů elektronových svazků, iontových svazků, laserů a ultrazvukových měničů,

Prerekvizity

Předpokládají se znalosti z předmětu BMTD - Materiály a technická dokumentace...

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Ve výuce je použitý systém tutoriálů. Tutoriály jsou vedeny s použitím PowerPointové prezentace, krátkých videoklipů a filmů a diskuzí se studenty. Cvičení jsou rozdělena na laboratorní cvičení a výpočtová cvičení. Studenti za každý tutoriál vypracovávají samostatnou práci.

Způsob a kritéria hodnocení

Cvičení:
Za soubor zpracovaných laboratorních úloh a samostatných prací lze získat maximálně 10 bodů.
Závěrečná zkouška.
Semestrální zkouška je rozdělena na dvě dílčí části, a to „Materiály v elektrotechnice“ a „Výrobní procesy“.
Dílčí část semestrální zkoušky „Materiály v elektrotechnice“ se uskuteční formou písemného testu. Test je hodnocen maximálně 40 body. Test je nutné absolvovat nejpozději do konce výukové části semestru.
Dílčí část semestrální zkoušky „Výrobní procesy“ se uskuteční v řádném zkouškovém období. Za tuto dílčí část zkoušky lze získat maximálně 50 bodů. Zkouška je písemná a skládá se z 10 otázek po 5 bodech. Výsledná známka z předmětu je dána součtem bodů ze cvičení a dílčích částí semestrální zkoušky.

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. Povrchové úpravy kovových materiálů.
Polovodičové materiály - klasifikace, struktura, složení, vlastnosti.
Polovodičové materiály - aplikační možnosti. Příprava polovodičových materiálů.
Výroba základních polovodičových struktur.
Povrchové úpravy, laky, spojování materiálů.
Elektronové procesy, zdroje a účinky elektronového svazku a jeho využití.
Iontové procesy, zdroje iontů, účinky a možnosti využití.
Rentgenové procesy. Zdroje a vlastnosti RTG záření. Radiační technologie.
Jaderné procesy a jejich aplikace, transmutace polovodičových materiálů.
Laserové procesy, princip činnosti laserů, rozdělení laserů, výkonové lasery, vlastnosti a některé aplikace laserů.
Ultraakustické procesy, fyzikální základy ultraakustiky, 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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Jirák J., Rozsívalová Z.: Elektrotechnické materiály a výrobní procesy - laboratorní cvičení. Elektronická skripta 2003 (CS)
Kazelle J. a kol.: Elektrotechnické materiály a výrobní procesy. Elektronická skripta 2003 (CS)
Kazelle J. a kol.: Elektrotechnické materiály a výrobní procesy. Elektronická skripta 2015
Kazelle J.: Elektrotechnické materiály a výrobní procesy - Kapitola 6. Elektronická skripta 2015 (CS)

Doporučená literatura

Bouda, V., Hampl. J., Lipták,J.: Materials for electrotechnics. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2000, 207 s. ISBN 80-01-02233-1. (EN)
Rous B.: Materiály pro elektroniku a mikroelektroniku. SNTL Praha 1991 (CS)
Skeřík J.: Plasty v elektrotechnice a elektronice. SNTL Praha 1991 (CS)
Šavel J.: Materiály a technologie v elektronice a elektrotechnice. BEN - technická literatura Praha 1999 (CS)
Šesták j. a kol.: Speciální materiály a technologie. Academia Praha 1993 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-MET , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

52 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Josef Jirák, CSc.
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.
doc. Ing. Marie Sedlaříková, CSc.
Ing. Martin Frk, Ph.D.

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.

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.

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.

Laboratorní cvičení

21 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

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