Παρουσίαση/Προβολή

Ηλεκτροτεχνικά Υλικά (Θ)

(Κ-250) - Ηλίας Σταθάτος

Περιγραφή Μαθήματος

Βασικός στόχος του μαθήματος είναι η εισαγωγή στον τομέα της επιστήμης και της τεχνολογίας των υλικών απότην πλευρά της ηλεκτρονικής τους συμπεριφοράς. Το μάθημα έχει σαν σκοπό να δώσει στους φοιτητές βασικές γνώσεις για τον ευρύτατο και συνεχώς εξελισσόμενο τομέα των τεχνικών υλικών που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρολογικές εφαρμογές και για τις ιδιότητές τους. Μέσα από την κατανόηση της σχέσης μεταξύ της δομής των υλικών, των διεργασιών στις οποίες είναι δυνατόν να υποβληθούν, της τεχνολογίας παραγωγής τους και των ιδιοτήτων τους,θα είναι σε θέση κατά την επαγγελματική τους σταδιοδρομία να επιλέγουν, μελετώντας κάθεφορά ένα σύνολο από παραμέτρους, το καταλληλότερο υλικό για κάθε εφαρμογή μέσα από μία μεγάλη ποικιλία διατιθέμενων υλικών, καθώς επίσης να συμμετέχουν στην έρευνα και τον σχεδιασμό νέων υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες. Γίνεται αναφορά και σε άλλους επιστημονικούς τομείς όπως η φυσική στερεάς κατάστασης, η χημεία και γενικά η επιστήμη των υλικών. Στα πλαίσια του μαθήματος εξετάζονται ηλεκτρικά και ηλεκτρονικάυλικά, οι ιδιότητές και οι τεχνολογικές εφαρμογές τους και δίνεται ιδιαίτερη βαρύτητα στηνεκπαίδευση των σπουδαστών σε βασικές σχετικές έννοιες, ώστε να χρησιμοποιηθούν για τη μετέπειτα σπουδή τους στην επιστήμη του ηλεκτρολόγου μηχανικούκαι τεχνολογίας υπολογιστών.Το μάθημαστοχεύει στο να παρουσιάσειστους φοιτητέςμερικά από τα κυριότερα υλικά που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρολογικές εφαρμογές. Θα αναλυθούν οι ιδιότητες των υλικών αυτών σε σχέση με την μακροσκοπική και μικροσκοπική δομή τους, καθώς επίσης θα παρουσιαστούν διεργασίες και τεχνολογίες με τις οποίες μπορεί να τροποποιήσουμε τηδομή των υλικών, να παρουσιάσει μερικές από τις παραμέτρους που θα πρέπει να μελετώνται κάθε φορά για την ορθή επιλογή ενός υλικού, να αναδείξει την πολυπλοκότητα της διαδικασίας επιλογής του καταλληλότερου για κάθε εφαρμογή υλικού μέσα από ένα πλήθος διαθέσιμων υλικών.

Ημερομηνία δημιουργίας

Τρίτη 27 Οκτωβρίου 2020

Σελίδα μαθήματος

Περίγραμμα

Περιεχόμενο μαθήματος

Οι θεματικές ενότητες του μαθήματος αναπτύσσονται σε δεκατρείς εβδομάδες διδασκαλίας και έχουν ως εξής:

1^η Ενότητα: Ζώνες ενέργειας, πυκνότητα ενεργειακών επιπέδων, κατανομή Fermi, αλληλεπίδραση μεταξύ κινούμενων ελεύθερων ηλεκτρονίων και ατόμων μετάλλου, αγωγιμότητα και θεωρία ζωνών ενέργειας, ηλεκτρική αγωγιμότητα των μεταλλικών υλικών, εξάρτηση αγωγιμότητας από τη θερμοκρασίας, εξάρτηση αγωγιμότητας από τη δομή, ειδική ηλεκτρική αντίσταση στερεών διαλυμάτων και πολυφασικών κραμάτων, επίδραση διεργασιών σκλήρυνσης στην ειδική ηλεκτρική αντίσταση μετάλλων, ανισότροπη ηλεκτρική συμπεριφορά, σχέση ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας, απώλειες ενέργειας κατά την ηλεκτρική αγωγιμότητα.

2^η Ενότητα: Αγώγιμα υλικά χαμηλής ειδικής αντίστασης (χαλκός, αλουμίνιο, ευγενή μέταλλα, βολφράμιο), αγώγιμα υλικά υψηλής ειδικής αντίστασης, θερμαντικά στοιχεία, αντιστάσεις, επαφές, αγώγιμα υλικά με βάση τον άνθρακα, υλικά συγκολλήσεων, αγώγιμες πάστες.

3^η Ενότητα: Υπεραγωγιμότητα, φαινόμενο Meissner, κλασικό μοντέλο υπεραγωγιμότητας, σκληροί και μαλακοί υπεραγωγοί, μορφοποίηση υπεραγώγιμων υλικών, εφαρμογές υπεραγώγιμων υλικών.

4^η Ενότητα: Διηλεκτρικά –μονωτικά υλικά: πόλωση, διηλεκτρική αντοχή και μηχανισμοί διάσπασης. Ανόργανα και οργανικά διηλεκτρικά υλικά εφαρμογών.

5^η Ενότητα: Ενδογενείς ημιαγωγοί, ποσοτική έκφραση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας ενδογενών ημιαγωγών, εξωγενείς ημιαγωγοί, ημιαγωγοί τύπου n και τύπου p, επίδραση της πρόσμειξης στις συγκεντρώσεις των φορέων ηλεκτρικού ρεύματος των εξωγενών ημιαγωγών.

6^η Ενότητα: Βασικές έννοιες μαγνητισμού, τύποι μαγνητισμού, διαμαγνητισμός, παραμαγνητισμός, σιδηρομαγνητισμός, αντισιδηρομαγνητισμός, επίδραση της θερμοκρασίας στη μαγνητική συμπεριφορά των υλικών. Θεωρία μικροσκοπικών μαγνητικών περιοχών, επίδραση μαγνητικού πεδίου σε απομαγνητισμένο υλικό, ενεργειακοί παράγοντες που καθορίζουν τη συμπεριφορά των μικροσκοπικών σιδηρομαγνητικών περιοχών, καμπύλη μαγνήτισης ‐ υστέρησης μαγνητικών υλικών, μικροσκοπική εξήγηση της μαγνήτισης, απώλειες δινορευμάτων, μαγνητικά υλικά, «μαλακά» και «σκληρά» μαγνητικά υλικά.

7^η Ενότητα: Φάσμα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, φάσμα απορρόφησης και εκπομπής υλικού, χαρακτηρι στικό φάσμα, συνεχές φάσμα, οπτικές ιδιότητες, απορρόφηση, διάθλαση, ανάκλαση, φωτοαγωγιμότητα, φωτοαντιστάσεις, φωταύγεια, φωτοβολταϊκά στοιχεία.