Detail předmětu

Electrotechnical Materials, Material Systems and Production Processes

FEKT-DPA-ET1Ak. rok: 2020/2021

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

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)
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

angličtina

Osnovy výuky

1. Nature of anisotropic material. Principles of tensors calculus, mechanical properties of anisotropic materials, dielectrically properties of anisotropic materials, coordinate conversion
2. Linear theory of piezoelectricity. Thermodynamic potentials, linear piezoelectric state equations, basic piezoelectric materials
3. Piezoelectric resonators. Excitation mechanics vibration, mechanics vibration of resonators, substitution diagram of piezoelectric resonator, determination of cut orientation, temperature dependence of resonance frequency
4. Materials used in photovoltaic. The Physics of the Solar Cell, Photovoltaic sources, Principle of function, characteristics
5. Third Generation Photovoltaics. Tandem solar cells, Thin-Film Solar Cells, CdTe, CuSe, InGa solar cells, Dye-sensitized Solar Cells
6. Photovoltaic systems. Basic types of photovoltaics systems and application, Photovoltaic Concentrators, Solar modules, construction and technology.
7. Manufacturing of Crystalline Silicon Solar Cells. Monocrystalline and Polykrystaline Silicon Solar Cells, etching, diffusion process, screen printing, sputtering
8. Module II-P-2: Manufacturing of Thin-Film Solar Cells. Structure of microcrystalline and amorphous silicon, CdTe, CuSe, InGa Solar Cells and manufacturing. Manufacturing of Solar Panels Strukture of photovoltaic panels, used materials, contacts, DCAC system in photovoltaic.
9. Module III-M-1: Solder joint – material system. Surface finishes of connected metals, methods of surface analysis, solders SnPb and SnAgCu, flux system, air and protective atmosphere, adsorption reaction on heterogeneous interfaces.
10. Module III-S-1: Phases of solder joint formation. Reactive wetting of surface, physical-chemical reaction at interface, dissolving, diffusion, intermetallic area, crystallisation.
11. Solder joint reliability. Process factors: temperature/soldering time, defined vs. quasi unlimited amounts of solder in solder joint, solder joint requirements, solder joint reliability – infuencing factors, thermomechanical fatique of solder joint.
12. The overview of basic possible uses of mathematical – physical modelling when solving difficulties in research practice.
13. Mastering the problems of selecting and adjusting the appropriate solver, level of discretization, setting up additional chosen mathematical models (e.g. turbulent), mesh, boundary conditions and more difficulties of debugging of the solved task.

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 DPA-KAM doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-EKT doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-MET doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-SEE doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-TLI doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DPA-TEE doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Seminář

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

eLearning