Detail předmětu

Materiály pro elektrotechniku

FEKT-BPC-MPEAk. rok: 2023/2024

Předmět poskytuje základní znalosti v oblasti materiálů pro elektrotechniku a elektroniku. Seznámí studenty se základními pojmy, klasifikací a rozdělením látek. Hlavní pozornost je věnována kovovým vodičům, polovodičům, dielektrikám a magnetikám.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

20 bodů laboratorní cvičení
20 bodů cvičení odborného základu
60 bodů zkouška

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Výuka ve všech cvičeních je povinná. Řádně omluvená cvičení, lze po domluvě s vyučujícím nahradit.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu v části "Materiály v elektrotechnice" je seznámit studenty s materiály pro elektrotechniku a elektroniku, s jejich klasifikací a s jejich významnými vlastnostmi. Získané informace umožní studentům základní orientaci při volbě materiálů pro konstrukce elektrických a elektronických zařízení.
Po absolvování předmětu je student schopen:
- orientovat se v materiálech pro elektrotechniku a elektroniku,
- klasifikovat elektrotechnické materiály z hlediska elektrické vodivosti a chování v elektrických a magnetických polích,
- popsat typické vlastnosti a parametry jednotlivých skupin elektrotechnických materiálů, souvislosti těchto vlastností s vnitřní strukturou a složením.

Základní literatura

Drápala L., Kursa M., ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY, VSB, TUO, 2012 (CS)

Doporučená literatura

Andre Moliton, Solid-State Physics for Electronics, ISBN 978-1-118-62324-4 (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-TLI bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-MET bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-EKT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jiří Starý, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.

Osnova

1. Materiály pro elektrotechniku a elektroniku. Základní pojmy. Klasifikace podle složení, struktury a vlastností materiálů. Látky krystalické, amorfní a reálně nekrystalické.
2. Vodivé materiály. Základní vlastnosti. Materiály vodičů pro kabely, odpory, termočlánky a kontakty. Supravodiče.
3. Polovodičové materiály. Elementární a sloučeninové polovodiče, organické polovodiče. Vlastní polovodiče.
4. Polovodiče příměsové. Polovodič typu N a P. Degenerovaný polovodič. Termodynamická rovnováha v polovodičích. Konduktivita polovodičů.
5. Organické a anorganické izolační materiály. Dielektrická polarizace a elektrická vodivost. Dielektrické materiály. Piezoelektrika, elektrety. Ztráty v dielektriku.
6. Materiály magneticky měkké a magneticky tvrdé. Fero a ferimagnetické materiály, práškové materiály. Ztráty v magnetických materiálech.
7. Materiály pro výrobu plošných spojů. Substrátové materiály. Plátované materiály. Metody výroby plošných spojů. Pájky.

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D.
Ing. Helena Polsterová, CSc.
Ing. Jan Kuchařík
Ing. Hana Hálová

Osnova

Výpočet příkladů z materiálů - struktura
Výpočet příkladů z materiálů - polovodiče
Výpočet příkladů z materiálů - vodiče
Výpočet příkladů z materiálů - magnetika
Výpočet příkladů z materiálů - dielektrika

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Robert Bayer
Ing. Jana Zimáková, Ph.D.
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.
Ing. Jan Kuchařík
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.
Ing. David Trochta
Ing. Antonín Šimek
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D.
Ing. Hana Hálová
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D.
Ing. Jiří Báňa
doc. Ing. Tomáš Binar, Ph.D.
doc. Ing. Vítězslav Novák, Ph.D.

Osnova

Úloha č. 1:
Měření hysterezních ztrát a ztrát vířivými proudy feromagnetických materiálů
Úloha č. 2:
Měření elementárního náboje pomocí Millikanova přístroje
Úloha č. 3:
Vliv osvětlení na vodivost polovodičových materiálů
Úloha č. 4:
Měření a vyhodnocení teplotní závislosti odporu termistorů
Úloha č. 5:
Měření vnitřního a povrchového odporu izolantů
Úloha č. 6:
Měření měrných ztrát feromagnetických materiálů osciloskopickou metodou
Úloha č. 7:
Měření teplotní závislosti rezistivity vodivých a odporových materiálů
Úloha č. 8:
Měření teplotní závislosti počáteční permeability feritů
Úloha č. 9:
Měření šířky zakázaného pásu polovodičového materiálu
Úloha č. 10:
Sledování vlivu teploty a kmitočtu na složky komplexní permitivity izolačních materiálů
Úloha č. 11:
Měření termoelektrického napětí kovů
Úloha č. 12:
Stanovení komplexní permitivity izolačních materiálů pomocí Scheringova mostu

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz