Materiały elektroniczne

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 16/+ ; C 6/ ; L 8/

Analiza matematyczna 1

Fizyka 1 i 2

Podstawy elektromagnetyzmu

elektronika i telekomunikacja / wszystkie specjalności Wydziału Elektroniki

prof. dr hab. Jerzy KAPELEWSKI

Wykład obejmuje przegląd najważniejszych materiałów stosowanych w elektronice. Nacisk położono zrozumienie mechanizmów generujących ich własności, które decydują o różnorodnym potencjale zastosowań elektronicznych. Znaczna część wykładu dotyczy materiałów stosowanych we współczesnej elektronice, zwłaszcza potrzeb współczesnego pola walki (WE), systemów bezpieczeństwa (EMI) technologii maskowania (RAM) oraz ochrony przed interferencją elektromagnetyczną (EMI).

Wykład / Werbalno-audiowizualna prezentacja treści programowych.

1. Ceramika. - Struktura i własności fizyczne materiałów ceramicznych. Materiały ceramiczne izolacyjne. Materiały ceramiczne dla konstrukcji przetworników i sensorów. Elementy technologii materiałów ceramicznych.

2. Metale i półprzewodniki. - Własności fizyczne metali. Metaliczne materiały przewodowe, oporowe i stykowe. Stopy lutownicze. Łączenia metali i ceramik. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe. Podstawowe parametry materiałów półprzewodnikowych. Elementy technologii półprzewodników.

3. Magnetyki. - Elementarne momenty magnetyczne. Diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki. Technologie wytwarzania materiałów magnetycznych.

4. Nadprzewodniki. - Modele fizyczne zjawiska nadprzewodnictwa. Właściwości materiału w stanie nadprzewodzącym. Pole krytyczne, prąd krytyczny, temperatura krytyczna. Podstawowe grupy materiałów nadprzewodzących i ich parametry.

5. Tworzywa sztuczne. - Polimery naturalne i syntetyczne. Termoplasty i duroplasty. Kompozyty. Elementy technologii tworzyw sztucznych. Tworzywa sztuczne i kompozyty w elektronice.

6. Zaawansowane materiały elektromagnetyczne. - Podłoża kompozytowe anten planarnych. Struktury selektywne BGS: modowe, polaryzacyjne i częstotliwościowe. Materiały „radome”. Metamateriały- model Drudego-Lorenza. Efekt ujemnej przenikalności magnetycznej i elektrycznej. Podstawowe rodzaje i własności metamateriałów stosowanych w optyce i technice mikrofalowej.

7. Kierunki rozwoju inżynierii materiałowej. Struktury typu MEMS. MEMS jako elementy obwodów elektronicznych. Mikro- i nanostruktury – przykłady: nanorurki (tuby) i nanoklastery węglowe. Krople kwantowe.

Ćwiczenia / Aktywna współpraca z prowadzącym ćwiczenia przy opracowywaniu wybranych zagadnień dotyczących oddziaływania pól EM z materiałami stosowanymi w elektronice.

1. Straty energii w materiałach dielektrycznych poddanych działaniu pól szybkozmiennych.

2. Oddziaływanie fali elektromagnetycznej z dielektrykiem anizotropowym.

3. Kolokwium zaliczające i test sprawdzający.

Laboratoria / Praktyczna realizacja badań własności propagacyjnych oraz stałych materiałowych wybranych materiałów prostych i strukturalnych stosowanych w elektronice.

1. Wyznaczanie parametrów transmisyjnych struktur z ujemnym współczynnikiem refrakcji.

2. Wyznaczanie stałej dielektrycznej materiału metodą pomiaru względnego.

3. Badanie wpływu własności materiału podłoża na parametry prowadnic falowych.

4. Pomiar parametrów fali elektromagnetycznej w przestrzeni ograniczonej.

podstawowa:

M. Blicharski, Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, 2003.

Z. Celiński, Materiałoznawstwo elektrotechniczne, Wyd. Politechn. Warszawskiej, Warszawa 2005.

S. Stryszowski, Materiałoznawstwo elektryczne, Wyd. Politechn. Świętokrzyskiej, 1999.

uzupełniająca:

M. Rusek, Technologia urządzeń elektronicznych. Materiały i elementy elektroniczne, Warszawa , WAT, 1989.

C.Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, Warszawa , PWN, 1974.

M. Nadim, An Introduction to microelectromechanical systems engineering ,Boston : Artech House, 2000.

M.W. Grabski, J.A. Kozubowski, Inżynieria materiałowa. Geneza, istota, perspektywy, Wyd. Politechn. Warsz., Warszawa 2003.

W1 / Ma wiedzę w zakresie matematyki, obejmującą algebrę, analizę i statystykę matematyczną niezbędną do opisu i analizy zjawisk fizycznych występujących w komponentach elementów elektronicznych / K_W01

W2 / Ma wiedzę w zakresie fizyki obejmującą: elektryczność, magnetyzm i fizykę ciała stałego oraz podstawy: mechaniki, akustyki i optyki, w zakresie niezbędnym do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych występujących w komponentach elementów elektronicznych / K_W02

W3 / Ma elementarną wiedzę w zakresie materiałów elektronicznych / K_W05

W4 / Ma elementarną wiedzę w zakresie wytwarzania elementów elektronicznych i układów scalonych / K_W14

W5 / Orientuje się w obecnym stanie oraz trendach rozwojowych elektroniki i telekomunikacji / K_W17

U1 / Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie / K_U01

U2 / Potrafi pracować indywidualnie i w zespole / K_U02

U3 / Potrafi przeprowadzić pomiary podstawowych parametrów (charakterystyk) elementów urządzeń i systemów elektronicznych; potrafi przedstawić otrzymane wyników formie liczbowej i graficznej, potrafi dokonać ich interpretacji wyciągnąć właściwe wnioski / K_U12

U4 / Stosuje zasady ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy / K_U20

K1 / Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera w obszarze elektroniki, urządzeń i systemów radioelektronicznych / K_K02

K2 / Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole

i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania / K_K04

Przedmiot jest zaliczany na podstawie testu teoretycznego, przeprowadzanego w formie pisemnej, obejmującego całość programu przedmiotu.

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest także uzyskanie oceny pozytywnej z ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie kolokwium zaliczającego.

Na ocenę każdego ćwiczenia laboratoryjnego rzutuje ocena wiedzy z zakresu tematu ćwiczenia, ocena efektywności i samodzielności realizacji zadania laboratoryjnego.

Osiągnięcie poszczególnych efektów kształcenia weryfikowane jest następująco:

efekty W1-W5 z kategorii wiedzy weryfikowane są w cząstkowym zakresie poprzez skuteczną realizację ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych, a w zakresie całościowym za pomocą testu teoretycznego oraz kolokwium końcowego z ćwiczeń;

efekty U1-U4 z kategorii umiejętności weryfikowane są poprzez skuteczną realizację technicznych elementów zadań laboratoryjnych;

efekty K1-K2 z kategorii kompetencji społecznych weryfikowane są poprzez pozytywną zespołową realizację ćwiczeń laboratoryjnych.