Elementi nastavnog programa studijskog predmeta:
” ELEKTROTEHNIČKI MATERIJALI “
Studijski smjer: Brodska elektroenergetika i elektronika
Ciljevi nastave studijskog predmeta:
Cilj nastave studijskog predmeta je da studenti upoznaju elektrotehničke materijale, njihova mehanička, kemijska i fizikalna svojstva, te standarde, pojmove i definicije vezane za tehnologiju elektrotehničkih materijala. Nužno je da studenti ovladaju ispravnom primjenom istih. Pruža se uvod u moderne tehnologije, poput LCD-a i nanotehnologije.
Nastavni kompleksi studijskog predmeta:
Sistematizacija materijala. Pojmovi i definicije vezani za tehnologiju. Fizikalna svojstva elektrotehničkih materijala. Svojstva i primjena vodljivih maqterijala. Uvod u supravodljivost. Svojstva i primjena poluvodičkih materijala. Svojstva i primjena izolacijskih i dielektričnih materijala. Svojstva i primjena magnetskih materijala. Svojstva i primjena optoelek-tričnih materijala. Osnove tehnologije integriranih i tiskanih veza, te nanotehnologije.
Oblici nastave studijskog predmeta i njihova svrha:
Nastava se izvodi u obliku predavanja i praktičnih, laboratorijskih, vježbi. Na predavanjima studenti stječu teorijska i praktična znanja o materijalima koji se susreću u elektrotehnici, posebno sa naglaskom na materijale koji udovoljavaju zahtjevima za ugradnju na plovne objekte. Tijekom praktičnih vježbi u laboratoriju studenti primjenjuju stečena znanja i utvrđuju ih na konkretnim materijalima koji se koriste u pomorstvu.
Broj nastavnih sati studijskog predmeta:
Predavanja: I semestar 30 sati
Praktične vježbe: I semestar 15 sati ( do 10 studenata u grupi )
Nastavna sredstva i pomagala:
Za održavanje predavanja nužni su multimedijalni projektor s računalom spojenim na Internet. Za održavanje praktičnih vježbi potreban je dobro opremljen elektrotehnički laboratorij i računala.
Način provjere znanja studenata:
Znanje studenata provjerava se tijekom nastave putem četiri kolokvija i 2 domaća rada (seminarska rada). Studenti moraju prijeći prag na svakom kolokviju. Studenti koji ne zadovolje na kolokvijima izlaze na ispit koji se sastoji od pismenog i usmenog dijela. Nakon izvršenih laboratorijskih vježbi polaže se kolokvij koji je uvjet za dobivanje drugog potpisa. U indeks se upisuju odvojeno ocjena iz vježbi (kolokvij) i predavanja (kolokviji i domaći radovi ili ispit).
Svaki kolokvij ima 15 bodova, a domaći rad 10.
uspješnost = zbroj bodova na svim kolokvijima x 4/3 + zbroj bodova domaćih radova
Uspješnost (bodovi) ocjena
0 – 45 1
46 – 60 2
61 – 70 3
71 – 85 4
86 – 100 5
Predavanja – prezentacije u PowerPointu
Ovi materijali se smiju koristiti u obrazovne svrhe uz obvezno i vidljivo citiranje. Ova dozvola ne uključuje objavljivanje u konačnim i radnim materijalima za nastavu koji se naplaćuju, kao npr. udžbenici, skripte, autorizirana predavanja i sl. Za te namjene potražite dozvolu na moj e-mail. Puno hvala!
Uvodno predavanje – laboratorijske vježbe
Tematska cjelina 1: Uvod u tehnologiju materijala, atomska struktura materije, kemijska, fizikalna i tehnološka svojstva materijala, podjela elektrotehničkih materijala. Pogledati slideove 38 – 49 o razvoju misli o materiji – novo.
Tematska cjelina 2: Svojstva i primjena vodljivih materijala.
Tematska cjelina 3: Vodljivi materijali: neke primjene i supravodljivost.
Tematska cjelina 4: Poludoviči – svojstva i primjena.
Tematska cjelina 5: Osnove tehnologije integriranih i tiskanih veza.
Tematska cjelina 6: Molekularna i nanotehnologija
Tematska cjelina 7: Svojstva i primjena dielektričnih materijala
Tematska cjelina 8: nastavak cjeline 7.
Cijeline 7 i 8: dielektrični materijali – nova obrada
Tematska cjelina 9: Tekući kristali i njihova primjena u LCD monitorima.
Tematska cjelina 10: Optički kabeli.
Tematska cjelina 11: Testovi optičkih kabela.
Tematska cjelina 12: Magnetski materijali.
Tematska cjelina 13: Magnetski i optički sustavi pohrane podataka (CD, DVD, hard disk, disketa, mikrofilm, hologram…)
Tematska cjelina 14: Degradacija svojstava materijala.
Pitanja za kolokvije 2004/05.:
PITANJA ZA 1. KOLOKVIJ
1. Što je tehnologija?
2. Kako se klasificiraju materijali koji se rabe u elektrotehnici?
3. Koja je uloga pomoćnih materijala?
4. Što je sinteriranje?
5. Što je izotop? Koja je razlika između pojedinih izotopa istog elementa? Da li izotopi imaju ista kemijska svojstva?
6. Periodni sustav elemenata.
7. Bohrov model atoma, ljuske.
8. Definirajte eV.
9. Podjela čestica s obzirom na spin.
10. Kako nastaju kationi i anioni?
11. Ionska veza.
12. Kovalentna veza.
13. Metalna veza.
14. Koja su agregatna stanja i koji su prijelazi među stanjima?
15. Kako se dijele fizikalna svojstva?
16. Koja su tehnologijska svojstva materijala?
17. Koja su kemijska svojstva materijala?
18. Što su standardi? Zašto služe?
19. Podjela elektrotehničkih materijala.
20. Teksture bakra.
21. Vodikova bolest bakra.
22. Mjed.
23. Bronce.
24. Vrste lemova.
25. Podjela aluminija po čvrstoči.
26. Alu-če vodiči.
27. Slitine aluminija.
28. Podjela otpornih materijala s obzirom na područje upotrebe.
29. Materijali za regulacijske i opće tehničke otpornike.
30. Materijali za izradu preciznih otpornika.
31. Materijali za pogonske termoelemente.
32. Materijali za laboratorijske termoelemente.
33. Materijali za rastalne osigurače.
34. Kontakti za velika opterećenja.
35. Voda.
36. Srebro.
37. Olovo.
38. Zlato.
39. Supravodiči S1 i S2 tipa.
40. Što je kritična temperatura?
41. Nabrojite poznatije supravodiče.
42. Vodiči prve i druge vrste.
43. Bimetalni vodiči.
44. Konstantan – svojstva i sastav.
45. Koje slitine se nazivaju novo srebro?
PITANJA ZA 2. KOLOKVIJ
1. Kako se dijele poluvodički materijali?
2. Nabrojite poluvodičke elemente.
3. Nabrojite poluvodičke spojeve i legure.
4. Koje su prednosti poluvodičkih elemenata prema elektronskim cijevima?
5. Skicirajte donorsku razinu energije.
6. Skicirajte akceptorsku razinu energije.
7. Što je donor, a što akceptor, te u kojem tipu poluvodiča se dodaje koji tip primjesa?
8. Što su intrinzični poluvodiči?
9. Što su ekstrinzični poluvodiči?
10. Što su degenerirani poluvodiči?
11. Što su zamke i rekombinacijski centri?
12. Kako se dijele pojave u poluvodičima?
13. Seebeckov efekt.
14. Peltierov efekt.
15. Thomsonov efekt.
16. Hallov efekt.
17. Nernstov efekt.
18. Ettingshausenov efekt.
19. Rigi-Leducov efekt.
20. Fotovodljivost.
21. Fotonaponski efekt.
22. Fosforescencija, fluoroscencija, elektroluminiscencija.
23. Piezoelektrični efekt.
24. Nabrojite vrste suhih ispravljača.
25. Definirajte faktor usmjerenosti.
26. Termistori.
27. Varistori.
28. Ugljik.
29. Koji su osnovni postupci u planarnoj tehnologiji?
30. Kako se dijele integrirani sklopovi prema namjeni?
31. Kako se dijele integrirani sklopovi prema postupku izrade?
32. Stupnjevi integracije monolitnih sklopova.
33. Što je molekularna elektronika? Što je nanotehnologija?
34. Koje su moguće primjene nanotehnologije?
35. Ugljikove nanocijevi.
36. Zašto služi oksidacija?
37. Što je fotorezist?
38. Metalizacija.
39. Kako se dijele paste za tehniku debelog filma?
40. Od čega se paste sastoje?
41. Koje su tehnike tankog filma?
42. Zahtjevi za podlogu u tehnici tankog filma.
43. Koja tehnika omogućuje gušće pakiranje?
44. Koliko su debeli slojevi u tehnici debelog filma?
45. Kad se koristi monolitna, a kad hibridna tehnika?
PITANJA ZA 3. KOLOKVIJ
1. Što je dielektrik?
2. Kako nastaju ioni u plinovitim dielektricima?
3. Što je kondukcijska struja?
4. Definirajte električni dipolni moment.
5. Skicirajte raspored naboja kod elektronske, ionske i polarizacije orijentiranjem.
6. Napišite Clausius-Mosjottievu jednadžbu.
7. Što su dielektrični gubici? Koji su uzroci dielektričnih gubitaka?
8. Definirajte kompleksnu relativnu dielektričnu konstantu.
9. Definirajte dielektričnu čvrstoću.
10. Kad nastaje elektrokemijski proboj?
11. Nabrojite plinovite dielektrične materijale.
12. Mineralna ulja.
13. Nabrojite sintetičke tekuće dielektrike.
14. Nabrojite anorganske čvrste dielektrične materijale.
15. Voskovi.
16. Asfalt i bitumen.
17. Jantar.
18. PVC.
19. Prirodni kaučuk.
20. Guma – vrste, primjena i svojstva.
21. Kompaundi.
22. Tekući kristali.
23. Koji su tipovi LCD ekrana?
24. Što je APD?
25. Koja su optička svojstva materijala?
26. Elektromagnetski spektar.
27. Kako se računa brzina svjetlosti u nekom sredstvu?
28. Nabrojite osnovne fotometrijske veličine.
29. Snellov zakon.
30. Totalna refleksija.
31. Koji parametri karakteriziraju optička vlakna?
32. Zašto se javlja gušenje signala u svjetlovodu?
33. Skicirajte gradijentni profil indeksa loma.
34. Skicirajte stupnjeviti profil indeksa loma.
35. Definirajte numeričku aperturu.
36. Kako se dijele vlakna s obzirom na broj modova?
37. Višemodno vlakno s gradijentnim indeksom loma.
38. Jednomodno vlakno sa stupnjevitim indeksom loma.
39. Što je BER?
40. Skicirajte klasičnu slobodnu strukturu optičkog kabela.
41. Skicirajte trakastu strukturu s 5 vlakana.
42. Aktivne komponente optičkog elektrokomunikacijskog sustava.
43. Koji su razlozi za uvođenje optičkih kabela na plovne objekte (min. 5).
44. Postupak dvostruke posude.
45. Postupak unutarnje depozicije.
PITANJA ZA 4. KOLOKVIJ
1. Definirajte magnetski moment dipola.
2. Kako se materijali dijele prema magnetskim svojstvima.
3. Navedite dijamagnetske materijale.
4. Skicirajte međusobno djelovanje magnetskih momenata.
5. Kako su povezani vektori jakosti magnetskog polja i magnetske indukcije?
6. Nabrojite feromagnetske materijale.
7. Petlja histereze.
8. Nabrojite ferimagnetske materijale.
9. Meki čelik.
10. Nabrojite tvrde feromagnetske materijale.
11. Koja su svojstva i primjena ferita?
12. Barij ferit.
13. Nikal-cink ferit.
14. Mangan-cink ferit.
15. Nabrojite metale rijetkih zemalja.
16. Koja je razlika između pohrane i memoriranja podataka?
17. Navedite medije za magnetsku pohranu podataka.
18. Nabrojite medije za optičku pohranu podataka.
19. Koliko staza ima dvostrana disketa?
20. Od čega se sastoji tvrdi disk?
21. Što je cache?
22. Što je FAT?
23. Koji su materijali za izradu medija magnetske pohrane podataka?
24. Što je supraparamagnetski efekt?
25. Koje su vrste CD-ova?
26. Kapacitet DVD-a.
27. Usporedite medije pohrane podataka po brzini.
28. Usporedite medije pohrane podataka po cijeni.
29. Što je hologram?
30. Što je holografija?
31. Što uzrokuje degradaciju svojstava materijala?
32. Što je korozija?
33. Kad dolazi do oksidacije metala?
34. Koji su tipovi oksidacije površine metala?
35. Što je Pilling-Bedworthov omjer i kako se definira?
36. Što je posljedica vodikove bolesti bakra?
37. Objasni galvansku koroziju dva metala.
38. Objasni koroziju metala redukcijom plina.
39. Kako mehaničko naprezanje utječe na koroziju?
40. Što je emajl?
41. Što su inhibitori?
42. Oštećenje materijala zračenjem.
43. Adhezivno trošenje.
44. Abrazivno trošenje.
45. Što je erozija, a što kavitacija?
NASTUPNO PREDAVANJE
Prezentacija nastupnog predavanja u MS Power Pointu pod nazivom: “Optički kabeli – svojstva i primjena”, može se naći ovdje.
Komisija za nastupno predavanje bila je sastavljena od redovitih profesora FER-a iz Zagreba. Predsjednik komisije bio je prof.dr. Drago Ban.
PROGRAM KOLEGIJA
Program kolegija za AG 2004/05.
PREDAVANJA – IZVEDBENI PROGRAM
| SAT | PLAN |
| 1-2. | 1.Uvod u predmet, način ocjenjivanja i izvođenja nastave, osnovni pojmovi 2. Elektrotehnički materijali: svojstva, definicije i podjela 2.1. Atomska struktura tvari 2.2. Agregatna stanja 2.3. Kristalične slagaline 2.4. Tehnološka, kemijska i fizikalna svojstva materijala 2.5. Ispitivanje i normiranje materijala 2.6. Podjela elektrotehničkih materijala |
| 3-4. | 3. Svojstva i primjena vodiča 3.1. Električna provodnost 3.2. Osnovna svojstva vodiča 3.3. Bakar 3.4. Legure bakra 3.5. Lemovi 3.6. Aluminij 3.7. Legure aluminija 1. domaći rad |
| 5-6. | 3.8. Željezo 3.9. Materijali za otpornike i žarne elemente 3.10. Materijali za električne kontakte 3.11. Materijali za termobimetale 3.12. Materijali za termoelemente 3.13. Materijali za rastalne osigurače 3.14. Materijali za provode kroz staklo 3.15. Materijali za posebne primjene 3.16. Supravodljivost i supravodiči |
| 7-8. | 3.16. Supravodljivost i supravodiči 4. Svojstva i primjena poluvodiča 4.1. Podjela poluvodičkih materijala 4.2. Vođenje struje u poluvodičima 4.3. Tipovi i spojevi poluvodiča 4.4. Pojave u poluvodičima |
| 9-10. | 4.5. Materijali za poluvodičke diode 4.6. Materijali za tranzistore 4.7. Materijali za nelinearne otpornike 4.8. Fotoelektrični materijali 4.9. Fluorescentni materijali 4.10. Ugljični proizvodi 1. kolokvij: 2. i 3. nastavna jedinica |
| 11-12. | 5. Osnove tehnologije integriranih i tiskanih veza 5.1. Stupanj integracije monolitnih integriranih sklopova 5.2. Izrada monokristala 5.3. Integrirani sklopovi: podjela 5.4. Planarni proces: epitaksijalni rast, oksidacija ili pasivizacija Si pločice, fotolitografija, difuzija primjesa, metalizacija 5.5. Hibridni integrirani sklopovi: tehnike tankog i debelog filma |
| 13-14. | 5.6. Nanotehnologija i molekularna elektronika |
| 15-16. | 6. Svojstva i primjena izolacijskih i dielektričnih materijala 6.1. Podjela izolacijskih i dielektričnih materijala 6.2. Polarizacija |
| 17-18. | 6.3. Dielektrični gubici 6.4. Dielektrična čvrstoća 6.5. Ostala fizikalna i kemijska svojstva 6.6. Plinoviti izolacijski materijali 6.7. Tekući izolacijski materijali 2. kolokvij: cjeline 4 i 5. |
| 19-20. | 6.8. Čvrsti izolacijski materijali 6.8.1. Anorganski materijali: tinjac, azbest, kvarc, staklo, keramike, tanki slojevi 6.8.2. Organski materijali: voskovi, bitumeni i asfalti, smole, kaučuk i guma, vlaknaste strukture, tekstilni materijali, lakovi, kitovi, ljepila 6.8.3. Silikoni 6.9. Tekući kristali 6.10. LCD ekrani i tehnologija, plazma TV 2. domaći rad |
| 21-22. | 7. Svojstva i primjena optoelektričnih materijala 7.1. Svjetlost: monokromatska, koherentna, nekoherentna 7.2. Optička svojstva materijala: boja, prozirnost, refleksija, lom, apsorpcija 7.3. Materijali za optoelektrične elemente 7.4. Optička vlakna i optički kabeli 7.5. Materijali za optička vlakna i kabele 7.6. Proizvodnja optičkih kabela 7.7. Instalacija optičkih kabela |
| 23-24. | 3. kolokvij: 6. i 7. poglavlje 8. Svojstva i primjena magnetskih materijala 8.1. Magnetska svojstva materijala 8.2. Dijamagnetski materijali 8.3. Paramagnetski materijali |
| 25-26. | 8.4. Feromagnetski materijali 8.4.1. Curieva feromagnetska temperatura 8.4.2. Permeabilnost feromagnetskih materijala 8.4.3. Gubici usljed histereze i vrtložnih struja 8.4.4. Magnetostrikcija 8.4.5. Mekomagnetski materijali 8.4.6. Tvrdomagnetski materijali 8.5. Antiferomagnetski materijali 8.6. Ferimagnetski materijali |
| 27-28. | 9. Magnetske i optičke memorije i sustavi pohrane podataka 10. Degradacija materijala |
| 29-30. | Sažetak kolegija 4. kolokvij: 8, 9, i 10. poglavlje |
Laboratorijske vježbe:
1. Raspoznavanje elektroničkih elemenata
2. Izrada tiskanih pločica
3. Kompjutorska animacija proizvodnje poluvodičkih elektroničkih komponenti
4. Postupak mekog lemljenja
5. Mjerenje električne provodnosti vodiča
6. Mjerenje električne otpornosti izolacijskih materijala
7. Mjerenje permitivnosti dielektričnih materijala
8. Mjerenje permeabilnosti magnetskih materijala
9. Razlikovanje različitih vrsta kabela
LITERATURA
1. I. Kuzmanić, R. Vlašić, I. Vujović: “Elektrotehnički materijali”, Visoka pomorska škola u Splitu, 2001.
2. I. Vujović: “Elektrotehnički materijali – laboratorijske vježbe”, Pomorski fakultet, Split, 2004.
ELEKTROTEHNIČKI MATERIJALI
Bodovi ocjena
0 – 45 1
46 – 60 2
61 – 70 3
71 – 85 4
86 – 100 5
SIMULACIJE U JAVI
Poluvodiči:
– difuzija, drift i rekombinacija,
– energetski dijagrami (AlGaAs, SiGe)
Proizvodnja poluvodičkih elemenata u planarnoj tehnologiji:
– PN dioda,