Detail předmětu
Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesy
FEKT-DPC-ET1Ak. rok: 2020/2021
Část I. se zabývá popisem vlastností anizotropních látek obecně, s podrobnějšími aplikacemi u piezoelektrických látek. Popisuje lineární teorii piezoelektřiny, strukturu a vlastnosti piezoelektrických prvků a soustav až po výrobní procesy různých piezoelektrických systémů.
Část II. se zabývá fotovoltaickými systémy, fyzikou fotovoltaického jevu, principy činnosti, základními typy fotovoltaických systémů a jejich aplikacemi a výrobou solárních článků a panelů.
Část III. se zabývá specializovanou oblastí pájených spojů, etapami formování pájeného spoje, požadavky na kvalitní pájený spoj, materiálovými a procesními faktory ovlivňujícími spolehlivost pájeného spoje.
Část IV. se zabývá problematikou matematicko-fyzikálního modelování umožňující modelování zkoumaných problémů základních fyzikálních a sdružených úloh ve výzkumné praxi.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Osnovy výuky
2. Lineární teorie piezoelektřiny, termodynamické potenciály, lineární piezoelektrické stavové rovnice, základní piezoelektrické materiály
3. Piezoelektrické rezonátory, vybuzení mechanických kmitů, mechanické kmity rezonátorů, náhradní schéma piezoelektrického rezonátoru, stanovení orientace řezu, teplotní závislost rezonančního kmitočt
4. Materiály vhodné pro fotovoltaiku. Fyzika fotovoltaického jevu. Fotovoltaické zdroje. Princip činnosti, charakteristiky.
5. Třetí generace fotovoltaiky. Tandemové solární články, Tenkovrstvé solární články. CdTe, CuSe, InGa solární články. Barvivové fotovoltaické články.
6. Fotovoltaické systémy. Základní typy fotovoltaických systémů a jejich aplikace. Koncentrátory. Fotovoltaické panely a systémy. Solární moduly, konstrukce a technologie.
7. Výroba křemíkových krystalických fotovoltaických článků Monokrystalické a polykrystalické články, leptání, difúzní procesy, sítotisk, naprašování
8. Výroba tenkovrstvých fotovoltaických článků. Struktura mikrokrystalických, amorfních, CdTe, CuSe, InGa solárních článků a jejich výroba. Výroba fotovoltaických panelů. Struktura fotovoltaických panelů, používané materiály, způsoby kontaktování fotovoltaických článků, konverze stejnosměrného napětí slunečních baterií na síťové napětí.
9. Materiálová soustava pájeného spoje. Povrchové úpravy spojovaných kovů, metody analýzy povrchů, pájky SnPb a SnAgCu, tavidlový systém, vzduch a ochranná atmosféra, adsorpční děje na heterogenních rozhraních
10. Etapy formování pájeného spoje. Reaktivní smáčení povrchu, fyzikálně chemické reakce na mezifázovém rozhraní, rozpouštění, difúze, intermetalická oblast, krystalizace
11. Spolehlivost pájeného spoje. Procesní faktory: teplota/doba pájení, definované vs. kvazineomezené množství pájky v pájeném spoji, požadavky na pájený spoj, faktory ovlivňující spolehlivost pájeného spoje, termomechanické namáhání pájeného spoje.
12. Přehled základních možností využití matematicko-fyzikálního modelování při řešení problémů ve výzkumné praxi.
13. Osvojení problematiky nastavení vhodného řešiče úloh, stupně diskretizace, nastavení dalších volených matematických modelů (např. turbulentního), mesh, volby okrajových podmínek a dalších problémů odladění řešené úlohy.
Učební cíle
Cílem části II. je rozšíření znalostí o fotovoltaických zdrojích elektrické energie, jejich možnostech použití a ekologických aspektech jejich nasazení.
Cílem části III. je seznámit studenty se specializovanými oblastmi pájených spojů jako jsou etapy formování pájeného spoje, požadavky na kvalitní pájený spoj, materiálové a procesní faktory ovlivňující spolehlivost pájeného spoje atp.
Cílem části IV. je seznámit studenty s možnostmi řešení vědeckých úloh pomocí matematicko-fyzkálního modelování zkoumaných problémů a osvojení problematiky odladěním řešené úlohy.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Mentlík, V.: Dielektrické prvky a systémy. BEN-technická literatura, Praha, 2006. ISBN 80-7300-189-6 (CS)
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)
Zelenka, J.: Piezoelektrické rezonátory a jejich použití. ACADEMIA Praha 1993 (CS)
Doporučená literatura
Ansys Advantage magazin: http://www.ansys.com/About+ANSYS/ANSYS+Advantag+Magazine (EN)
Ferziger, J. H., Peric, M.: Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer : Berlin, 2002. (EN)
Hwang, J.S.: Environment-Friendly Electronics: Lead Free Technology, Electrochemical Publications Limited, 2001, ISBN 0 901150 401 (EN)
Stolarski, T., Nakasone, Y., Yoshimoto, S.: Engineering Analysis with Ansys Software, Oxford 2006 (EN)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program DPC-EKT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DPC-KAM doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DPC-MET doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DPC-SEE doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DPC-TEE doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DPC-TLI doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Seminář
Vyučující / Lektor
Osnova
Elearning