Materiałoznawstwo elektroniczne

Politechnika Opolska
Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki
Karta Opisu Przedmiotu
Kierunek studiów
Profil kształcenia
Poziom studiów
Specjalność
Forma studiów
Semestr studiów
ELEKTRONIKA I TELEKOMUNIKACJA
Ogólnoakademicki
Studia pierwszego stopnia
Nazwa przedmiotu
MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTRONICZNE
Studia stacjonarne
V
Nauki podst. (T/N)
N
Subject Title
Electronic materials science
ECTS (pkt.)
Tryb zaliczenia przedmiotu
Kod przedmiotu
W52
5
Zaliczenie na ocenę
Nazwy
Fizyka, Analiza matematyczna, Algebra liniowa, Szkolenie bhp
przedmiotów
1. Ma wiedzę w zakresie fizyki, obejmującą elektryczność i magnetyzm
oraz fizykę ciała stałego.
Wymagania
wstępne w
zakresie
przedmiotu
2. Ma wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą algebrę i analizę
niezbędną do opisu i analizy działania obwodów elektrycznych
elektronicznych oraz podstawowych zjawisk fizycznych w nich
występujących.
Wiedza
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
i
3. Zna zasady bhp.
1. Potrafi wykorzystać poznane metody matematyczne do analizy
i opracowania wyników pomiarów.
1. Potrafi pracować w grupie.
Program przedmiotu
Forma zajęć
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
Liczba godzin zajęć w
semestrze
15
Prowadzący zajęcia
(tytuł/stopień naukowy, imię i nazwisko)
dr inż. Barbara Kucharska
30
dr inż. Maciej Zdanowski
15
dr inż. Barbara Kucharska
Treści kształcenia
Sposób realizacji Wykład w sali audytoryjnej.
Tematyka zajęć
Klasyfikacja materiałów pod względem własności elektrycznych i magnetycznych
Wykład
Lp.
1.
3.
oraz możliwości praktycznego ich wykorzystania.
Teorie przewodzenia elektrycznego (elektronowa i pasmowa), rozkład MaxwellaBoltzmanna . Materiały przewodowe i ich własności, wpływ temperatury i składu
chemicznego (zanieczyszczenia i stopy metali) na zmiany przewodnictwa.
Kriorezystywność i nadprzewodnictwo.Rodzaje zestyków. Rezystancja zestykowa.
Dobór materiałów na zestyki.
Budowa i zastosowanie termobimetali. Kontaktowa różnica potencjałów. Zjawisko
4.
Seebecka i jego zastosowanie. Spoiwa. Materiały przewodzące specjalne.
Nanotechnologia. Fullereny i nanorurki.
2.
5.
6.
Struktura i własności półprzewodników. Przewodnictwo elektryczne,
fotoprzewodnictwo, dyfuzja i kompensacja. Podstawowe zjawiska zachodzące w
półprzewodnikach. Wybrane zastosowania półprzewodników.
Zachowanie magnetyków w polu magnetycznym. Ferromagnetyki- klasyfikacja,
własności i zastosowanie.
Liczba godzin
1
5
2
1
3
2
7.
Kolokwium.
Liczba godzin zajęć w semestrze
Sposoby sprawdzenia zamierzonych Kolokwium, odpowiedzi ustne.
efektów kształcenia
Laboratorium
Sposób realizacji Ćwiczenia praktyczne w laboratorium.
Tematyka zajęć
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Zapoznanie z zasadami bezpieczeństwa obowiązującymi w laboratorium IM,
potwierdzenie odbycia instruktażu. Zapoznanie z regulaminem, zasadami pracy w
grupie.
Badanie wpływu temperatury na rezystancję przewodników i
półprzewodników.
Badanie zjawiska Halla cz.I i II.
Badanie materiałów metodami ultradźwiękowymi.
Badanie zjawiska Seebecka.
Badanie oporników nieliniowych (warystorów).
Zjawisko fotoelektryczne i elektroluminescencji w półprzewodnikach.
Badanie efektu polowego oraz zjawiska Zenera w elementach
półprzewodnikowych.
Badanie zjawiska piezoelektrycznego.
Badanie materiałów magnetycznych.
Pomiar przenikalności dielektrycznej względnej materiałów izolacyjnych.
Pomiar rezystywności dielektryków stałych i ciekłych.
Odrabianie zaległych ćwiczeń. Poprawa sprawdzianów.
1
15
Liczba godzin
2
2
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
Ćwiczenia rezerwowe: Badanie zjawiska Peltiera, Badanie stratności dielektryków
mostkiem RLC, Badanie ogniw słonecznych.
Liczba godzin zajęć w semestrze
30
Wykonanie ćwiczeń w grupie (poprawność przeprowadzania
Sposoby sprawdzenia zamierzonych pomiarów i aktywność w ramach zajęć), poprawne wykonanie
efektów kształcenia
sprawozdania, sprawdziany i odpowiedzi ustne z przygotowania
teoretycznego.
Seminarium
Sposób realizacji Zajęcia audytoryjne
Lp.
Tematyka zajęć
Liczba godzin
14.
1.
Zajęcia wprowadzające- organizacja zajęć, przydział tematów. Przykładowe tematy:
1
2.
Wytwarzanie materiałów półprzewodnikowych.
1
3.
Termoogniwa, termopary oraz rezystancyjne stykowe czujniki temperatury.
1
4.
Półprzewodnikowe stykowe czujniki temperatury.
1
5.
Zjawisko piezoelektryczne i przykłady jego wykorzystania.
1
6.
Nadprzewodniki wysokotemperaturowe (HTSC).
1
7.
Nanotechnologia i jej wykorzystanie w elektronice.
1
8.
Zjawisko ferroelektryczne i przykłady jego wykorzystania.
1
9.
Półprzewodnikowe czujniki promieniowania.
1
10.
Półprzewodnikowe stykowe czujniki temperatury.
1
11.
Materiały cienkowarstwowe. Metody wytwarzania cienkich warstw.
1
12.
Rodzaje i budowa ogniw fotowoltaicznych oraz ich zastosowanie.
1
13.
Nowoczesne materiały oparte o węgiel, nanotechnologie.
1
14.
Możliwości wykorzystania kriorezystywności i nadprzewodnictwa w elektronice.
1
Zjawiska Thompsona, Peltiera i Seebecka i ich praktyczne wykorzystanie.
15.
1
Liczba godzin zajęć w semestrze
15
Przygotowanie prezentacji w oparciu o MS PowerPoint,
Sposoby sprawdzenia zamierzonych przedstawienie jej na zajęciach, recenzja wystąpienia studenta przez
efektów kształcenia
pozostałą część grupy.
1. Klasyfikuje i opisuje własności materiałów stosowanych w
elektronice (W,L).
Wiedza
2. Potrafi opisać i objaśnić metody pomiaru podstawowych
wielkości charakteryzujących różne materiały stosowane w
elektronice (L).
3. Potrafi przedstawić i zinterpretować zjawiska fizyczne
zachodzące w materiałach elektrotechnicznych pod wpływem
pola elektrycznego bądź magnetycznego (W,L).
1. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i innych źródeł oraz
potrafi integrować uzyskane informacje (S).
Efekty kształcenia dla
przedmiotu - po
zakończonym cyklu
kształcenia
2. Potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację na
zadany temat (związany z zagadnieniami materiałów
elektronicznych i ich zastosowań), zgodnie z zasadami
przyjętymi w tym zakresie (S).
Umiejętności
Kompetencje
społeczne
3. Potrafi dokonać recenzji prezentacji (krytycznie ocenić jej
treść, sposób przygotowanie slajdów i sposób
przeprowadzenia prezentacji) (S).
4. Potrafi przeprowadzić pomiary charakterystyk oraz
wybranych parametrów charakteryzujących materiały bądź
elementy elektroniczne; potrafi przedstawić otrzymane wyniki
w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i
wyciągnąć właściwe wnioski (L).
5. Stosuje zasady bezpieczeństwa i higieny pracy (L).
1. Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz
gotowość podporzadkowania się zasadom pracy w zespole i
ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane
zadania (S,L).
Metody dydaktyczne:
Wykład informacyjny (prezentacje multimedialne). Dyskusja dydaktyczna (w ramach seminarium, wykładu).
Prezentacje studentów. Recenzja.Ćwiczenia laboratoryjne wykonywane w grupach. Materiały informacyjne
na stronie internetowej. Konsultacje.
Forma i warunki zaliczenia przedmiotu:
Laboratorium: poprawne wykonanie wszystkich przewidzianych programem ćwiczeń, poprawne wykonanie
sprawozdań, pozytywne oceny z przygotowania teoretycznego; Seminarium: pozytywna ocena z
przygotowania i wygłoszenia prezentacji na zadany temat, pozytywne oceny z recenzji; Wykład :
pozytywne oceny z kolokwium (uzyskanie powyżej 50% punktów).
Literatura podstawowa:
[1] CELIŃSKI Z.: Materiałoznawstwo elektrotechniczne, Wyd. PW, Warszawa 2005.
[2] MATERIAŁY zamieszczane dla kursu "Materiałoznawstwo elektroniczne" na stronie
www.elearning.po.opole.pl/wp; hasło dostępu podawane jest na zajęciach.
[3] KĘDZIA J., WOLNY S., WŁÓCZYK A.: Laboratorium materiałoznawstwa elektrycznego, Skrypt PO nr
254, Opole.
Literatura uzupełniająca:
[1] KOSTRUBIEC F.: Podstawy fizyczne materiałoznawstwa dla elektryków. WPŁ, Łódź 1999.
[2] JONES I. P.: Materials Science for Electrical and Electronic Engineers,Textbooks in Electrical and
Electronic Engineering, 2001.
______________
* niewłaściwe przekreślić
…………………………………………………..
……………………………………………………….
(kierownik jednostki organizacyjnej/bezpośredni przełożony:
(Dziekan Wydziału
pieczęć/podpis
pieczęć/podpis)