Detail předmětu

Materiály pro elektrotechniku

FEKT-BKC-MPEAk. rok: 2024/2025

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

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Vaněk, 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

doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

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

doc. Ing. Jiří Vaněk, 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