Detail předmětu

Elektrotechnické materiály a výrobní procesy

FEKT-BEMVAk. rok: 2011/2012

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. 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 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. Za soubor zpracovaných laboratorních úloh lze získat maximálně 10 bodů; z toho 1 bod za zpracování laboratorní zprávy a 1 bod za každý individuálně zadaný a vypočtený příklad.
Závěrečná zkouška.
Dílčí část předmětu bude přezkoušena formou testu za který může student získat max. 40 bodů. Test je uznán za absolvovaný, získá-li student alespoň 50% z max. počtu bodů, tj. 20 bodů. Závěrečná zkouška je kombinovaná. Písemná část je povinná a lze za ni získat max. 50 bodů. Ústní část je nepovinná a lze při ní částečně korigovat výsledky písemné části. Maximálně lze získat 1 bod za otázku.

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.

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

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

Doporučená literatura

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)
Bouda, V., Hampl. J., Lipták,J.: Materials for electrotechnics. Vydavatelství ČVUT, Praha, 2000, 207 s. ISBN 80-01-02233-1. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-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

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

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

15 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

15 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Frk, Ph.D.
doc. Ing. Josef Jirák, CSc.
Ing. Zdenka Rozsívalová

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

Ostatní aktivity

9 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.

Osnova

1. Exkurze v podnicích z oblasti zpracování kovových konstrukčních materiálů
2. Exkurze v podnicích využívajících moderní povrchové úpravy materiálů