Detail předmětu

Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesy

FEKT-DET1Ak. rok: 2017/2018

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.

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu získá hlubší znalosti ve vybraných oblastech elektrotechnických materiálů, materiálových soustav a výrobních procesů. Modulární systém předmětu umožní konkrétní sestavení osnovy dle zaměření studenta, resp. dle zaměření jeho uvažované dizertační práce.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni magisterského studia.

Doporučená nebo povinná literatura

ZELENKA, J.: Piezoelektrické rezonátory a jejich použití. ACADEMIA Praha 1993 (CS)
HUMPSTON, G., JACOBSON, D., M.: Principles of Soldering, ASM International, 2004, ISBN 0-87170-792-6 (EN)
ADAMSON, A., W., GAST, A., P.: Physical Chemistry of Surfaces. A Willey Interscience Publication, 1997, ISBN 0 –471-14873-3 (EN)
HWANG, J., S.: Environment-Friendly Electronics: Lead Free Technology, Electrochemical Publications Limited, 2001, ISBN 0 901150 401 (EN)
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)
KRIEG, B.: Elektřina ze slunce. HEL, Ostrava, 1993 (CS)
MENTLÍK, V.: Dielektrické prvky a systémy. BEN-technická literatura, Praha, 2006. ISBN 80-7300-189-6 (CS)
Stolarski, T., Nakasone, Y., Yoshimoto, S. Engineering Analysis with Ansys Software, Oxford 2006 (EN)
Ferziger, J. H., Peric, M., Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer : Berlin, 2002. (EN)
Ansys Advantage magazin: http://www.ansys.com/About+ANSYS/ANSYS+Advantag+Magazine (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou semináře. Přednášky jsou vedeny s použitím PowerPointové prezentace. Na závěr semináře je řízená diskuze.

Způsob a kritéria hodnocení

Závěrečná zkouška

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

Modul I-M-1: Vlastnosti anizotropních materiálů, základy tenzorového počtu, popis mechanických vlastností anizotropních látek, popis dielektrických vlastností anizotropních látek, transformace souřadnic
Modul I-M-2: Lineární teorie piezoelektřiny, termodynamické potenciály, lineární piezoelektrické stavové rovnice, základní piezoelektrické materiály
Modul I-S-1: Piezoelektrické rezonátory, vybuzení mechanických kmitů, mechanické kmity rezonátorů, náhradní schéma piezoelektrického rezonátoru, stanovení orientace řezu, teplotní závislost rezonančního kmitočtu
Modul I-S-2: Měření vlastností rezonátorů, rezonátory na bázi SiO2, rezonátory na bázi keramických materiálů, piezoelektrické filtry, piezoelektrické měniče
Modul I-P-1: Výroba piezoelektrických rezonátorů, řezy monokrystalů, elektrodové systémy, pouzdření, výroba dalších piezoelektrických systémů.
Modul II-M-1: Materiály vhodné pro fotovoltaiku. Fyzika fotovoltaického jevu. Fotovoltaické zdroje. Princip činnosti, charakteristiky.
Modul II-M-2: Třetí generace fotovoltaiky. Tandemové solární články, Tenkovrstvé solární články. CdTe, CuSe, InGa solární články. Barvivové fotovoltaické články.
Modul II-S-1: Fotovoltaické systémy. Základní typy fotovoltaických systémů a jejich aplikace. Koncentrátory. Fotovoltaické panely a systémy. Solární moduly, konstrukce a technologie.
Modul II-P-1: Výroba křemíkových krystalických fotovoltaických článků Monokrystalické a polykrystalické články, leptání, difúzní procesy, sítotisk, naprašování
Modul II-P-2: Výroba tenkovrstvých fotovoltaických článků. Struktura mikrokrystalických, amorfních, CdTe, CuSe, InGa solárních článků a jejich výroba
Modul II-P-3: Výroba fotovoltaických panelů. Struktura fotovoltaických panelů, používané materiály, způsoby kontaktování fotovoltaických článků, konverze stejnosměrného napětí slunečních baterií na síťové napětí.
Modul III-M-1: 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
Modul III-S-1: Etapy formování pájeného spoje. Reaktivní smáčení povrchu, fyzikálně chemické reakce na mezifázovém rozhraní, rozpouštění, difúze, intermetalická oblast, krystalizace
Modul III-P-1: 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.
Modul IV- 1: Přehled základních možností využití matematicko-fyzikálního modelování při řešení problémů ve výzkumné praxi.
Modul IV- 2: 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.
Modul IV-3: Praktické příklady řešení matematicko-fyzikálních úloh v oblasti elektromagnetismu, proudění tekutin, přestupu tepla apod.

Cíl

Cílem části I. je rozšířit a prohloubit znalosti z oblasti vlastností anizotropních materiálů obecně, s konkrétními aplikacemi v oblasti piezoelektřiny.
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

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-BEB , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-BEB , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-EST , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-EST , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-FEN , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-FEN , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-KAM , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-KAM , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PP-MVE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-MVE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-MET , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-MET , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PK-SEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-SEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový
    obor PP-TLI , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-TLI , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PP doktorský

    obor PP-TEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový

  • Program EKT-PK doktorský

    obor PK-TEE , 1. ročník, zimní semestr, 4 kredity, volitelný oborový