Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Elektronikai anyagtudomány

    A tantárgy angol neve: Materials in Electronics

    Adatlap utolsó módosítása: 2024. február 19.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnök szak

    BSc képzés

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIETAA01 2 2/0/0/f 2  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Bonyár Attila,
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Bonyár Attila, egyetemi docens, ETT

    Dr. Hurtony Tamás, egyetemi docens, ETT

    Dr. Szabó Péter János, egyetemi tanár, ATT

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIETAB00") ) ÉS

    (Kepzes("5N-A7") VAGY
    Kepzes("5N-A7H") VAGY
    Kepzes("5NAA7"))

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    7. A tantárgy célkitűzése Elektronikai anyagtudomány c. természettudományos alaptárgy elsődleges célja a villamosmérnökök számára szükséges alapvető anyagszerkezeti és anyagtechnológiai ismeretek átadása a hallgatóknak. Ez magában foglalja a különböző anyagmodellek megismerését, kristálytani alapismeretek elsajátítását, valamint a főbb, villamosmérnöki gyakorlatban alkalmazott vezető, félvezető, szigetelő, mágneses és optikai anyagok alapvető fizikai tulajdonságainak és ebből adódó viselkedésének megértését. A tárgy további célja a geometria skálázásból (méretcsökkentésből) adódó anyagtulajdonság megváltozások, illetve fontosabb kvantummechanikai jelenségek ismertetése, amelyek a modern mikroelektronika, illetve elektronikus eszközök működésének alapját képezik.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    1. Bevezetés - tematika és követelmények ismertetése. Az anyag „bottom-up" modell szerinti felépítése. A Bohr-féle, ill. kvantummechanikai atommodellek. Elektronok és atompályák, a kvantumszámok értelmezése. Pauli-elv.

    2. Vegyérték, ionizáció és elektronegativitás, az elemek csoportosítása. Atomi szintű kölcsönhatások, kémiai kötések. A kristályrácsok makroszkopikus tulajdonságai. Másodrendű kötések és kölcsönhatások.

    3. Kristálytani alapismeretek, Bravais-rács, Miller-indexek, kristályhibák (ponthibák, diszlokációk, rétegződési hibák) és hatásaik a makroszkopikus anyagjellemzőkre.

    4. Egykristályok és polikristályok. Amorf anyagok és polimerek (alapvető) tulajdonságai. Ötvözetek szerkezete és termikus viselkedése, állapotábrák, eutektikum, eutektoid, szilárd oldat, intermetallikus vegyület.

    5. Az anyagok elektronszerkezete és a sávszerkezet kialakulása. A Fermi-Dirac statisztika és a hőmérséklet hatása, a Fermi-szint. Fémek, félvezetők és szigetelők definíciója és diagramjai, a tiltott sáv. Kvantummechanikai alapok. A Schrödinger-egyenlet és következményei, klasszikus kvantummechanikai effektusok: alagúthatás, ballisztikus vezetés.

    6. A fémek tulajdonságai. Vezetés fémekben: Drude-féle fémmodell, Matthiessen-szabály. Hall-effektus. Vezeték és ellenállásanyagok, hőmérsékletfüggés.

    7. Fémek mechanikai tulajdonságai, szakítószilárdság, folyáshatár.

    8. Félvezető anyagok jellemzői, elemi és vegyület félvezetők. Elektronok, lyukak, töltéshordozók, tömeghatás törvénye. Indirekt és direkt sávszerkezetű félvezetők. Folyamatok a sávok között, generáció és rekombináció. Si egykristály és szelet előállítási technológiák.

    9. Félvezetők adalékolása, az adalékolás hatása a sávszerkezetre. A diffúzió és ionimplantáció alapvető fizikai folyamatai és technológiai megvalósítása. A szilícium vegyületeinek (SiO2, Si3N4) tulajdonságai és alkalmazásuk.

    10. Szigetelő anyagok villamos tulajdonságai (dielektromos, ferroelektromos, piezoelektromos, piroelektromos anyagok), kerámiák, kompozitok, üvegek, polimerek, műanyagok.

    11. Optikai anyagok. A sugárzások fajtái, folytonos és karakterisztikus források. A fotonemisszió típusai, LED-ek, lézerek, termikus források. Alapvető fény-anyag kölcsönhatások.

    12. Mágneses anyagok és tulajdonságaik. Ferro, para és diamágneses anyagok. Ferritek. Superparamágnesesség.

    13. A geometriai skálázás hatása a makroszkopikus anyagi tulajdonságok megváltozására. Karakterisztikus úthosszak. A kvantum-korlátozottság és hatásai.

    14. Kitekintés. Modern anyagrendszerek: nanoanyagok és alkalmazásaik (nanoszenzorok, nanopackaging, nanometrológia).

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás.
    10. Követelmények Kettő darab 60 perces összegző értékelés legalább elégséges teljesítése.
    11. Pótlási lehetőségek Az összegző értékelések pótlására, javítására egyszeri lehetőség biztosított. Pót-pótzárthelyi csak a korábbi zárthelyik teljesítésének alacsony sikeressége (kevesebb, mint egyharmad) esetén biztosított.
    12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, a zárthelyiket megelőzően, egyeztetett időpontban.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Tanszéki fejlesztésű jegyzetek és e-learning anyagok.

    Prohászka János: Bevezetés az anyagtudományba I. Villamosmérnökök számára, NT-44480/I

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra28
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire18
    Házi feladat elkészítése 0
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 0
    Vizsgafelkészülés 0
    Összesen60
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Bonyár Attila, egyetemi docens, ETT

    Dr. Hurtony Tamás, egyetemi docens, ETT

    Dr. Szabó Péter János, egyetemi tanár, ATT

    IMSc tematika és módszer -Az IMSc hallgatóknak elmélyülés céljából további anyagokat adunk ki önálló tanulmányozásra.
    -Az összegző értékelésen kiadott plusz feladatokkal gyűjthető IMSc pont.
    IMSc pontozás Az IMSc pontozás a tárgyhoz tartozó 2 db összegző értékelésen kiadott plusz feladatokkal történik. A plusz feladatok pontszámának aránya az összegző értékelésben 25%-os. Plusz IMSc pont az összegző értékelések 75%-os teljesítése felett szerezhető.
    A tárgyban szerezhető maximális IMSc pontszám 10 (összegző értékelésenként max. 5).
    Az IMSc pontok megszerzése a programban részt nem vevő hallgatók számára is biztosított.