Detail předmětu

Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesy

FEKT-DET1Ak. rok: 2018/2019

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 problematikou matematicko-fyzikálního modelování umožňující modelování zkoumaných problémů základních fyzikálních a sdružených úloh ve výzkumné praxi.
Část IV. se zabývá specializovanou oblastí pájených spojů, etapami formování pájeného spoje, požadavky na kvalitní pájený spoj, materiálovými a procesními faktory ovlivňujícími spolehlivost pájeného spoje.

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.

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- 1: Přehled základních možností využití matematicko-fyzikálního modelování při řešení problémů ve výzkumné praxi.
Modul III- 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 III-3: Praktické příklady řešení matematicko-fyzikálních úloh v oblasti elektromagnetismu, proudění tekutin, přestupu tepla apod.
Modul IV-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 IV-S-1: Etapy formování pájeného spoje. Reaktivní smáčení povrchu, fyzikálně chemické reakce na mezifázovém rozhraní, rozpouštění, difúze, intermetalická oblast, krystalizace
Modul IV-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.

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 s možnostmi řešení vědeckých úloh pomocí matematicko-fyzkálního modelování zkoumaných problémů a osvojení problematiky odladěním řešené úlohy.
Cílem části IV. 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.

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-PP doktorský

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

  • Program EKT-PK doktorský

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

  • Program EKT-PK doktorský

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

  • Program EKT-PK doktorský

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

  • Program EKT-PP doktorský

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

  • Program EKT-PK doktorský

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

  • Program EKT-PP doktorský

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