MTE-InBoX. Věnováno nejpočetnějšímu živočišnému druhu na ČVUT-FEL. Lama glama, neboli lama krotká

Transkript

1 MTE-InBoX Věnováno nejpočetnějšímu živočišnému druhu na ČVUT-FEL Lama glama, neboli lama krotká Poděkování: M, za pomoc s podivnými příklady. Člověku (?) ;-), který téměř celý semestr fotil přednášky, a které jsou (možná ještě nyní) ke stažení: Tvůrcům OpenOffice za pohodlný editor rovnic. Své komentáře, nadávky a hlášení chyb směřujte na mail: mteinbox@atlas.cz MTE-InBoX 1/ QWY pr_v1.1f

2 Serie otázek (2) 2. otázka (1 bod) - Eutektická slitina PbSn má (přibližnou) hodnotu teploty fázové transformace (výsledek vložte ve stupních Celsia, jako celé číslo): otázka (1 bod) - Teplota fázové transformace slitiny PbSn obsahující 38,1 hm.% Pb je: otázka (1 bod) - PbSn slitina má eutektickou teplotu: otázka (1 bod) - Obsah Pb v eutektické slitině PbSn (vložte v % jako celé číslo): 38,1 2. otázka (1 bod) - Obsah Sn v eutektické slitině PbSn (vložte v % jako celé číslo): 61,9 2. otázka (1 bod) - Mezní rozpustnost Pb v Sn je při teplotě 183 C. (výsledek vložte v %,s přesností na 1 desetinné místo (např.31,9): 2,5 (100 97,5) 2. otázka (1 bod) - Eutektická slitina PbSn obsahuje: 19%Pb a 81%Sn 19%Sn a 81%Pb 62%Sn a 38%Pb 62%Pb a 38%Sn 2. otázka (1 bod) - PbSn slitina je systém: s neomezenou rozpustností v kapalné i tuhé fázi eutektický s omezenou rozpustností v tuhé fázi eutektický systém s neomezenou rozpustností v tuhé fázi peritektický systém 2. otázka (1 bod) - Mezi nejrozšířenější bezolovnaté pájky patří systém: Sn95Sb5 Sn96Ag4 Sn96Sb4 In90Ag10 2. otázka (1 bod) - Mezi nejrozšířenější bezolovnaté pájky patří systém: Sn95Sb5 Sn95,5Ag4Cu0,5 Sn96Sb4 In90Ag10 MTE-InBoX 2/ QWY pr_v1.1f

3 Serie otázek (3) 3. otázka (1 bod) - Stanovte velikost počáteční relativní permeability vzorku, jestliže tečna vedená z počátku souřadnic ke křivce prvotní magnetizace prochází bodem 0,1 T a 150 A/m. Výsledek zadejte jako celé číslo. B= r. 0 H r.poč. = 1 0 B H kde H 0 B 0 r relativní permeabilita 0 permeabilita vakua= H /m r.poč. = 1 0 B H = 1 0,1 =530,516=530.. nezaokrouhlovat otázka (1 bod) - Ve vzorku materiálu byla při intenzitě pole H=1,5.E+3 A/m změřena magnet. indukce B=1,25 T. Stanovte magnetickou susceptibilitu daného prostředí. Výsledek vložte s přesností na 2 desetinná místa (např. 123,45). B= 0 1 m H = 0 r H 1 m = r m = M H M magnetizace H intenzita mag. pole B 0 H = 1 m m = B 0 H 1= 1,25 0 1, = 1, , =662,145=662,14 Podle hodnoty magnetické susceptibility lze rozdělit materiály na: diamagnetické, pro ně 1 m 1 paramagnetické, pokud 0 m 1 feromagnetické, jestliže m 1 3. otázka (1 bod) - Vzorek materiálu vykazuje ve vnějším magnet. poli H=1.E+6 A/m hodnotu magnetické polarizace J m =-6.28E-6 T. Stanovte typ magnetika a velikost magnet. susceptibility. Výsledek vložte ve tvaru 2,45e-8. J m = 0. m. H J m = m 0. H = 6, = 4, = 4,99e-6 >> diamagnetikum MTE-InBoX 3/ QWY pr_v1.1f

4 3. otázka (1 bod) - Stanovte pomocí aproximačního polynomu velikost počáteční relativní permeability vzorku feromagnetika, jehož křivka prvotní magnetizace je znázorněna na obrázku.výsledek zadejte jako celé číslo. r.poč. = 1 0 B H kde H 0 B 0 B=a 5 H 5 a 4 H 4 a 3 H 3 a 2 H 2 a 1 H r.poč. = 1 0 B H = a 1 = 0,0001 =79,57= a 1 =0,0001 Poctivější způsob je B zderivovat podle H, a dosadit zaň 0 - tím dostanete směrnici tečny tg 3. otázka (1 bod) - Stanovte pomocí aproximačního polynomu velikost počáteční relativní permeability vzorku feromagnetika, jehož křivka prvotní magnetizace je znázorněna na obrázku.výsledek zadejte jako celé číslo. r.poč. = 1 B 0 H =a 1 0 r.poč. = 0,00038 =302,39= otázka (1 bod) - Křivku prvotní magnetizace lze v oblasti vratného pohybu Blochových stěn popsat výrazem B=2.17.E-3.H 2 +4,714E-4.H. Stanovte počáteční relativní permeabilitu vzorku. r.poč. = 1 0 B H = a 1 = 4, =375,12= MTE-InBoX 4/ QWY pr_v1.1f

5 3. otázka (1 bod) - Vypočítejte velikost intenzity magnetického pole odpovídající energetickému součinu (BH) max magnetické slitiny Nd 2 Fe 14 B, jejíž hysterezní křivka ve II. kvadrantu je znázorněna na obrázku a je aproximována vztahem B = 1, H + 1,23. Výsledek vložte jako celé číslo v ka.m -1. B H =1, H 1,23 BH =B H. H =1, H 2 1,23 H...a vyšetříme extrémy d BH dh =2.1, H 1,23=2, H 1,23 2, H 1,23=0 H = 1,23 2, = ,5855 A.m 1 = 440 kam do testu zadávejte jako kladné! 3. otázka (1 bod) - Vypočítejte velikost indukce magnetického pole odpovídající energetickému součinu (BH) max magnetické slitiny Nd 2 Fe 14 B, jejíž hysterezní křivka ve II. kvadrantu je znázorněna na obrázku a je aproximována vztahem B = 1, H + 1,23. Výsledek vložte s přesností na 3 desetinná místa (např. 1,229) v jednotkách T. H viz výše B H =1, H 1,23=1, ,5855 1,23=0,615T 0, otázka (1 bod) - Vypočítejte energetický součin (BH) max magnetické slitiny Nd 2 Fe 14 B, jejíž hysterezní křivka ve II. kvadrantu je znázorněna na obrázku a je aproximována vztahem B = 1, H + 1,23. Výsledek vložte jako celé číslo v kj/m 3. H a B viz výše B.H max =0, , = 270,60kJ.m MTE-InBoX 5/ QWY pr_v1.1f

6 3. otázka (1 bod) - Vypočítejte měrnou energii hysterezních ztrát materiálu s pravoúhlou hysterezní křivkou. B r =0.8T,H c =130A/m, f=50hz, s=7680kg/m3 v Jm -3. Výsledek vložte jako celé číslo. w h =2.B r.2. H c =2.0, =416 J.m 3 3. otázka (1 bod) - Měrné ztráty vířivými proudy při 50Hz činí 0.25 W/kg.Stanovte měrné ztráty víř. proudy pro frekvenci f=200 Hz u téhož vzorku.výsledek vložte ve W/kg s přesností na jedno desetinné místo (např. 2,8). P~ f 2 P = P P 200 = P = 0, =4W.kg 1 =4,0 3. otázka (1 bod) - Z měření na kvazistatické hysterezní smyčce byla stanovena ztrátová hysterezní energie 1430 J/m 3. Vypočtěte měrné hysterezní ztráty vzorku při f=50hz a s=7680 kg/m 3. Výsledek vložte ve W/kg s přesností na jedno desetinné místo (např. 5,6). P= f. w h 1430 =50. s 7680 =9,3W MTE-InBoX 6/ QWY pr_v1.1f

7 Serie příkladů (4)...všechy příklady (4) na toto brdo otázka (1 bod) - Spočtěte mezní úhel pro vstup optického svazku do optického vlákna měřeno vzhledem k ose vlákna. Index lomu jádra n 1 = 1.49 a index lomu vlákna n 2 =1,46. Výsledek vložte v úhlových stupních s přesností na jedno desetinné místo (např. 1,2). sin m = n 1 2 n 2 2 sin m = 1,49 2 1,46 2 m =sin 1 1,49 2 1,46 2 =17,3 MTE-InBoX 7/ QWY pr_v1.1f

8 Serie příkladů (5) 5. otázka (1 bod) - Stanovte koncentraci příměsi v monokrystalu Si připravený metodou letmé zóny ve vzdálenosti 30 cm od zárodku po jednom průchodu zóny 50 mm široké. Koncentrace příměsi v roubíku Si před průchodem zóny byla N 0 = cm -3. Statický rozdělovací koeficient příměsi je 0,002. Celková délka krystalu je 800 mm. Výsledek vložte v m -3 ve tvaru 1,23e14. Pro letmou zónu platí: Přetavená část ohřívač Nepřetavená část n x =n 0[ 1 1 k 0 exp k 0 x b ] x b L k 0 statický rozdělovací koeficient n 0 koncentrace příměsi před průchodem zóny n x koncentrace příměsi po průchodu zóny ve vzd x +vertikální upořádání +možnost vícenásobného průchodu -ve srovnání s Czoch. méně ef. -existuje konečné rozdělení 2. 3 [ n x = ,002 exp ] 0, =2, m 3 =2,78e17 5. otázka (1 bod) - Na monokrystalu Si připraveném metodou letmé zóny nalezněte místo, kde koncentrace příměsi dosáhne hodnoty 0,01 N 0 původní koncentrace příměsi a to po jednom průchodu zóny 50 mm široké. Koncentrace příměsi v roubíku Si před průchodem zóny byla N 0 = cm -3. Statický rozdělovací koeficient příměsi je 0,002. Celková délka krystalu je 500 mm. Vzdálenost měřenou od zárodku krystalu vložte v m. n x =n 0[ 1 1 k 0 exp k 0 x b ] 0,01.n 0 =n 0[ 1 1 0,002 exp 0,002 x 1 0,01 1 0,002 =exp 0,002 x ln 1 0, ,01 = 0,002 x ln 1 0, , ,002 =x x=0,2012 m ] MTE-InBoX 8/ QWY pr_v1.1f

9 5. otázka (1 bod) - Vypočtěte vzdálenost měřenou od počátku krystalu připraveného směrovou krystalizací, kde je koncentrace příměsi rovna její původní koncentraci v kapalné fázi před tažením krystalu. Statický rozdělovací koeficient příměsi k 0 =5. Výsledek vložte ve tvaru podílu vzdálenosti k celkové délce krystalu (0 až 1), např. 0,885. Pro směrovou krystalizaci platí (Czochralského metoda) n x =k 0 n 0 1 g k 0 1 Směr pohybu krystalu L délka krystalu S L g podíl ztuhlé fáze g = x L k 0 stat. segregační rozd. koef. n x koncentrace přímesi v místě kryst. fronty n 0 výchozí koncentrace přímesi x L n x =5 n 0 1 g 5 1 1=5 1 g = 1 g g= g =0, ,331 T T>Tf T<Tf L -doba tažení 10-20h -příkon topidla 100 kw -čistota prostředí částic/stopu 3 -průměr krystalu mm -krystalografická orientace 111, otázka (1 bod) - Vypočtěte vzdálenost měřenou od počátku krystalu připraveného směrovou krystalizací, kde je koncentrace příměsi rovna její původní koncentraci v kapalné fázi před tažením krystalu. Statický rozdělovací koeficient příměsi k 0 =3. Výsledek vložte ve tvaru podílu vzdálenosti k celkové délce krystalu (0 až 1), např. 0,885. g=1 k =1 2 1 =0, , bere pouze v této podobě k otázka (1 bod) - Vypočtěte vzdálenost měřenou od počátku krystalu připraveného směrovou krystalizací, kde je koncentrace příměsi rovna její původní koncentraci v kapalné fázi před tažením krystalu. Statický rozdělovací koeficient příměsi k 0 =0,5. Výsledek vložte ve tvaru podílu vzdálenosti k celkové délce krystalu (0 až 1), např. 0,856. g =1 k =1 0,5 1 =0,750 0,750 k 0 0,5 MTE-InBoX 9/ QWY pr_v1.1f

10 5. otázka (1 bod) - Stanovte statický segregační koeficient příměsi v monokrystalu Si p-typu vodivosti připravený Czochralského metodou. Koncentrace akceptorových příměsí ve vzdálenosti 20 mm od počátku krystalu je N A =5, m -3 a ve vzdálenosti 80 mm od počátku krystalu je je N A =6, m -3. Celková délka krystalu je 100 mm. n x1 n x2 = n x =k 0 n 0 1 g k g k g 2 n x1 =k 0 n 0 1 g 1 k 0 1 n x2 =k 0 n 0 1 g 2 k 0 1 log n x1 n x2 =log 1 g k g 2 n x1 n x2 = 1 g 1 k0 1 1 g 2 k 0 1 log n x1 n x2 = k 1.log 0 1 g 1 1 g 2 k 0 =1 log n x1 n x2 log 5, , log 1 g 1 1 g 2 =1 log 1 0,2 =0, ,8 g= x L 5. otázka (1 bod) - Stanovte statický segregační koeficient příměsi v monokrystalu Si p-typu vodivosti připravený Czochralského metodou. Koncentrace akceptorových příměsí ve vzdálenosti 20 mm od počátku krystalu je N A =1, m -3 a ve vzdálenosti 80 mm od počátku krystalu je je N A =4, m -3. Celková délka krystalu je 100 mm.výsledek vložte ve tvaru 1,456e4. k 0 log n x1 n =1 x2 log 1 g 1 1 g 2 =1 log 1,249 4,984 log 1 0,2 1 0,8 =1, =1,734e-3 MTE-InBoX 10/ QWY pr_v1.1f

11 5. otázka (1 bod) - Rezistivita intrinzického Ge při teplotě 300 K je ρ=0,46 Ωm. Pohyblivost elektronů při této teplotě je b e =0,38 m 2 /V.s a pohyblivost děr b p =0,18 m 2 /V.s. Vypočtěte intrinzickou koncentraci nosičů. Výsledek vložte ve tvaru 4,55e23. i = N i. q. b n b p N i intrinzická koncentrace nosičů[m 3 ] i N i = q. b n b p pozn.: Jde o intrinsický polovodič tzn. vlastní, proto počítáme s pohyblivostí minoritních i majoritních nosičů b p pohyblivost děr[ m 2 / V.s ] b n pohyblivost el.[m 2 / V.s ] q elementární náboj=1, C koduktivita [S /m] rezistivita [. m] 1 N i =.q. b n b p = 1 0,46.1, ,38 0,18 =2, m 3 =2,42e19 5. otázka (1 bod) - Na počátku monokrystalu Si P typu vodivosti připraveného Czochralského metodou byla čtyřbodovou metodou při 300 K změřena resistivita ρ=0,56 Ωm. Pohyblivost elektronů při této teplotě je b e =0,13 m 2 /V.s a pohyblivost děr b p =0,05 m 2 /V.s. Vypočtěte statický rozdělovací koeficient příměsi,jestliže její koncentrace v kapalné vsázce činila 2, m -3. N s k 0 = N s = N l 2,7866 =...bacha na pana Vlacha.. jedná se o vodivost typu P, takže nás zajímá jen b p N i = 1 1 =.q.b p 0,56.1, ,05 =2, m 3 k 0 = N s = 2, =0,8 N l 2, otázka (1 bod) - Na počátku monokrystalu Si P typu vodivosti připraveného Czochralského metodou byla čtyřbodovou metodou při 300 K změřena resistivita ρ=0,56 Ωm. Pohyblivost elektronů při této teplotě je b e =0,13 m 2 /V.s a pohyblivost děr b p =0,05 m 2 /V.s. Statický rozdělovací koeficient příměsi je 0,8. Spočítejte její koncentraci v kapalné vsázce. Výsledek vložte v m -3 ve tvaru 5,786e12. k 0 = N s N l N l = N s k 0 = N s 0,8 = N s = 1 1 =. q.b p 0,56.1, ,05 =2, m 3 N l = 2, =2, m 3 =2,786e20 0,8 MTE-InBoX 11/ QWY pr_v1.1f

12 5. otázka (1 bod) - Stanovte pohyblivost děr v Si p-typu vodivosti s konduktivitou σ=75,29 S/m při 300 K. Koncentrace akceptorových příměsí N A = m -3.Předpokládáme, že všechny příměsi jsou při teplotě měření konduktivity (300K) plně ionizovány.výsledek vložte v m 2 /(Vs)s přesností na 3 desetinná místa ve tvaru 1,456. i =N i. q.b p b p = i N i. q. = 75, , =0,04699 m2. V 1. s 1 =0, nezaokrouhlovat! 6. otázka (1 bod) - Stanovte koncentraci elektronů v Si n-typu vodivosti s konduktivitou σ=22,91 S/m při 300 K. Předpokládáme, že všechny příměsi jsou při teplotě měření konduktivity (300K) plně ionizovány a pohyblivost elektronů je 0,13 m 2 /(Vs).Výsledek vložte v m -3 přesností na 2 desetinná místa ve tvaru 1,23E45. i =N i.q.b n N i = i m 3 =22,91 q.b n 1, ,13 =1, =1,10E21 6. otázka (1 bod) - Stanovte koncentraci děr v Si p-typu vodivosti s konduktivitou σ=88,11 S/m při 300 K. Koncentrace akceptorových příměsí N A = m -3.Předpokládáme, že všechny příměsi jsou při teplotě měření konduktivity (300K) plně ionizovány.výsledek vložte v m 2 /(Vs)s přesností na 3 desetinná místa ve tvaru 1,456. WTF? m 2 /(Vs) je pohyblivost přece! Omg... i =N i. q.b p b p = i N i. q. = 88,11 nebere =0,055.1, MTE-InBoX 12/ QWY pr_v1.1f

13 Serie otázek (6) 6. otázka (1 bod) - Konduktivitu intrinzického (s vlastní vodivostí) polovodiče σ i lze (pomocí intrinzické konc. nosičů N i, elementárního náboje q a pohyblivosti nosičů b n a b p ) vyjádřit vztahem: σ i =1/N i 2.q.(b n +b p ) σ i =N i /q.(b n +b p ) σ i =N i.q.(b n +b p ) σ i =1/N i.q.(b n + b p ) 6. otázka (1 bod) - Odvoďte rozměr pohyblivosti nosičů: m/(vs 2 ) 3 m 2 /(Vs) m 2 /(Vs 2 ) m 2 /(2Vs) 6. otázka (1 bod) - Teplotní závislost pohyblivosti volných nosičů v oblasti jejich rozptylu na tepelných kmitech mřížky lze vyjádřit jako: b T = b 300.(T/300) r (r je konst. pro příslušný materiál) b T = b 300.(T/300) -1 b T = b 300.(T/300) b T = b 300.(T/300) -r (r je konst. pro příslušný materiál) 6. otázka (1 bod) - Jednoduchý výraz pro stanovení resistivity vzorku polovodiče čtyřbodovou metodou, ρ = (U/I)2πs (s je vzdálenost hrotů), lze v použít v případě že: vzorek je homogenní vzorek je homogenní a kontakt kov polovodič je ohmický vzorek je homogenní a tlouštka h>3s, přičemž měřené místo je vzdáleno více než 4s od kraje vzorku vzorek má konst. tlouštku a libovolný tvar 6. otázka (1 bod) - Za předpokladu,že ke stanovení resistivity (ρ) monokrystalu použijeme čtyřbodovou metodu a je splněna podmínka, že rozteč hrotů s vyhovuje podmínce h>3s, kde h je tloušťka monokrystalu,pak z proudu vzorkem I a napětí na vnitřních hrotech U vypočteme resistivitu takto: ρ = (I/U)/2s ρ = (I/U)/2πs ρ = (U/I)/2s ρ = (U/I).2πs MTE-InBoX 13/ QWY pr_v1.1f

14 6. otázka (1 bod) - Statický rozdělovací koeficient příměsi B binárního systému AB, jehož fázový diagram je zobrazen na obrázku A je (uveďte výraz pro stat. rozdělovací koeficient): menší než 1 větší než 1 roven 1 roven 0 menší než 1 větší než 1 roven 1 roven 0 6. otázka (1 bod) - Pro teplotní závislost konduktivity intrinzického polovodiče lze použít aproximační vztah: (E g je šířka zakázaného pásu, k je Boltzmannova konstanta a T je termodynamická teplota] : σ T =σ[o].exp(-e g /(kt)) σ T =σ[o].exp(e g /(2kT)) σ T =σ[o].exp(-e g /(2kT)) σ T =σ[o].exp(-e g 6. otázka (1 bod) - Statický rozdělovací koeficient příměsi je definován jako k 0 =N s /N l, kde N s je koncentrace příměsi v pevné fázi, N l je koncentrace příměsi v kapalné fázi. V případě, že k 0 < 1 se budou příměsi po průchodu letmé zony : celková koncentrace v objemu krystalu se sníží jejich distribuce se nezmění hromadit na konci krystalu hromadit na začátku krystalu MTE-InBoX 14/ QWY pr_v1.1f

15 Serie příkladů (7) II. Fickův zákon HowTo - aneb tohle má Sedláček ve slidech blbě Řešení parciální diferenciální rce 2. řádu za okrajových podmínek - viz img., difuzní rohraní n s n x distribuce difundujících částic po čase t n 0 n s =konst. n 0 t=0 n s =konst. n x t 0 0 x vzdálenost vede na: n s n x x =erf n s n 0 2 D.t,kde erf x = 2 x exp y 2 dy 0 inteligentnější kalkulačky přechroupou ;-) n 0 počáteční rovnoměrá koncentracedifundujících častic v materiálu syceného tělesa n s koncentrace difundujících časticna povrchu tělesa n x koncentrace difundujících časticve vzd. x pod povrchemv čase t erf chybová funkce, erfc komplementární chybová funkce můžeme-li n 0 zanedbat, pak 1 n x x =erf n s 2 D.t n x x n s =erfc 2 D.t aproximační vztahy pro erf erf x = 2 x ; pro x 0 erf x =1 1,kde erfc x =1 erf x.exp x2 x ; pro x 1 A tohle se bude hodit... teplotní závislost difuzního koeficientu D... D=D 0.exp Q R.T nebo D=D 0.exp E k.t D difuzní koeficient [m 2 /s] D 0 frekvenční faktor konstanta prodaný systém difundujících částic[ m 2 /s] Q aktivační energie difuze[ J /mol ] E aktivační energie difuze[ J ] R univerzální plynová konstanta[ J / mol.k ]=8,314 k Boltzmannova konstanta[ J / K ]=1, T termodynamická teplota[ K ] MTE-InBoX 15/ QWY pr_v1.1f

16 7. otázka (1 bod) - Vypočtěte dobu sycení cementace ocelové součásti s obsahem C= 0,1%. Požadovaná koncentrace C v hloubce 0,2 cm pod povrchem je 0,45%. Cementace je prováděna z plynné atmosféry s konstantním obsahem C=1,2% při teplotě 1000 C. Aktivační energie difuze je cal/mol,d 0 = 0,23 cm 2 /s.r - 1,987 cal/mol.k. Výsledek vložte v minutách jako celé číslo. D=D 0.exp Q R.T =0,23.exp n s n x x =erf n s n 0 2 D.t 1,2 0,45 1,2 0,1 =erf 0,2 2 D.t nyní nalezneme 1,2 0,45 erf 1 1,2 0,1 =erf 1 0,68182 erf x = 2 x 2 x=0,68182 ; pro x 0 x=0, ,6 kalkulačka vyplivla 0, , ,15 =5, cm 2. s 1 n 0 poč.rovn.konc. dif.č. v mat. n s konc.dif.č. v mat. na povrchu n x konc.dif.č. v mat. ve vzd. x pod povrchemv čase t 0,2 0,71 2 D.t 2 D.t 0,2 0,71 D.t 0,2 0,71.2 D.t 0,71.2 0,2 2 1 t 5, ,2 t 38358,41 s 639 min 2 0,71.2! vzhledem k tomu, že Sedláček má toto blbě ve slidech, jeho výsledky v testu se liší a proto vám tyto příklady bude hlásit (test a asi i Sedláček :) jako chybné kdo nevěří, ať tam běží podívejte se do skript: - kapitola 1.pdf 7. otázka (1 bod) - Vypočtěte dobu sycení cementace ocelové součásti s obsahem C= 0,1%. Požadovaná koncentrace C v hloubce 0,2 cm pod povrchem je 0,45%. Cementace je prováděna z plynné atmosféry s konstantním obsahem C=1,2% při teplotě 900 C.Aktivační energie difuze je cal/mol,d 0 = 0,23 cm 2 /s.r - 1,987 cal/mol.k. Výsledek vložte v hodinách s přesností na jedno desetinné místo (např.12,1). 7. otázka (1 bod) - Při sycení Fe uhlíkem z plynné atmosféry o ef. koncentraci (konst.) 1% se ve vzdálenosti 0,1 mm pod povrchem vzorku vytvořila koncentrace uhlíku 0,8%. Počáteční koncentrace C v Fe je 0,1%. Stanovte dobu difuze pro dané okrajové podmínky, Q=137 kj/mol, T= 1200 K, D 0 =0,12 cm 2 /s.výsledek vložte v sekundách jako celé číslo....tato zadání se mnohorát opakují pro různé hodnoty a jednotky energie... MTE-InBoX 16/ QWY pr_v1.1f

17 7. otázka (1 bod) - Stanovte hloubku přchodu PN v Si desce N typu vodivosti s koncentrací donoru N(D)= 5 E+16 m -3, zhotoveného difuzí B. Difuzant je veden do reaktoru v plynné fázi s konstantní koncentrací N s =2 E+18 m -3. Difuze probíhá při teplotě 1260 C po dobu 7200 s. Aktivační energie difuze je 5,91 E-19 J a frekvenční faktor D 0 = 1,05 E-3 m 2 /s. Výsledek vložte v mikrometrech s přesností na 2 desetinná místa (např. 45,77). D=D 0.exp E 5,91.10 k.t.exp 19 =1, , ,15 =7, m 2 s 1 n s n x x =erf n n s n 0 2 D.t 0 nás nepálí 1 n x x =erf n s 2 D.t nyní nalezneme erf =erf x , =erf 1 0,975 x 1,6 erf fň =inv 1 2 x 2 7, exp y 2 dy prostě za x sázejte než se strefíte x 1,6. 2 7, kalkulačka vyplivla ~1,6 x 7, ,56 m PS: U zk bude k dispozici tabulka hodnot erf(), takže nemusíte tolik kejklit. 7. otázka (1 bod) - Stanovte hodnotu difuzního koeficientu pro teplotu 1200 K, je-li aktivační energie difuze 137kJ/mol a frekvenční faktor D 0 = 0,12 cm 2 /s. D=D 0.exp Q R.T.exp 8, =0, =1, m 2 s 1 =1,30e otázka (1 bod) - Stanovte hloubku přechodu PN, jestliže byl identifikován na šikmém výbrusu (úhel zbroušení α = 5 ) přechodu ve vzdálenosti 740µm od hrany výbrusu. h=tg.l h=tg 5.740=64,495 m h hloubka úhel zbroušení l vzdálenost od hrany výbrusu... vysledek je potřeba zadat ve tvaru 64,95e-6 MTE-InBoX 17/ QWY pr_v1.1f

18 Serie otázek (8) 8. otázka (1 bod) - 1.Fickův zákon popisující difuzní tok částic při zanedbání vnějších sil lze popsat vztahem (N je koncentrace difundujících částic,d je difuzní koeficient): J=-div N J=D.div N J= -D.grad N J=D.grad N 8. otázka (1 bod) - Distribuci koncentrace difundujících částic v polonekonečném prostoru v závislosti na době t difuze (za podmínky, že difuzní zdroj ma konstantní, časově nezávislou hodnotu koncentrace N 0 a počáteční koncentrace difuzantu v prostředí N(x,0) je nulová) lze vyjářit následovně: N(x,t) = N 0 erf(x/2 (Dt) 1/2 ),kde erf je chybová funkce N(x,t) = N 0 exp(-x/2 (Dt) 1/2 ), kde exp je exponenciální funkce N(x,t) = N 0 exp(x/2 (Dt) 1/2 ), kde exp je exponenciální funkce N(x,t) = N 0 erfc(x/2 (Dt) 1/2 ), kde erfc je komplementární chybová funkce 8. otázka (1 bod) - Teplotní závislost difuzního koeficientu D lze vyjádřit vztahem (W(J) resp Q(J/mol) je aktivační energie difuze, D 0 frekvenční faktor (m 2 /s), k je Boltzmannova konstanta a T je termodynamická teplota (K) : D = D 0.exp (-Q/(k.T)) D = D 0.exp (-W/(k.T)) D = D 0.exp (Q/(R.T)) D = D 0.exp (W/(k.T)) 8. otázka (1 bod) - 2.Fickův zákon lze (při zanedbání vnějších sil) popsat následujícím vztahem (N je koncentrace difundujících částic, D je difuzní koeficient, t je čas, x je vzdálenost): dn/dt =-rot.(d grad N) dn/dt =-div.(d grad N) dn/dt = div.(d grad N) dn/dt = rot.(d grad N) MTE-InBoX 18/ QWY pr_v1.1f

19 8. otázka (1 bod) - Difuzní koeficient má rozměr: m 2 /s m 2 s 1/m 2 s 2 1/m 2 /s 8. otázka (1 bod) - Difuzní tok ve smyslu definice 1.Fickova zákona má rozměr: m 3 /s m 2 /s 1/(m 2.s) m/s 8. otázka (1 bod) - V oblasti přechodu PN se resistivita polovodičového materiálu prudce zvyšuje v důsledku: vysoké koncentraci nosičů v oblasti přechodu vysoké pohyblivosti nosičů v oblasti přechodu kompenzace donorů a akceptorů nízké pohyblivosti nosičů v oblasti přechodu MTE-InBoX 19/ QWY pr_v1.1f

20 Serie otázek (9) 9. otázka (1 bod) - Kondenzátorová keramika I.typu vykazuje: (P je vektor dielektrické polarizace, E je vektor intenzity el. pole, T je termodynamická teplota, α C je teplot. souč. kapacity ) nelineární závislost P = f(e) a vysokou objemovou kapacitu nelineární závislost P = f(e), lineární závislost P = f(e), nelineární závislost α C = f(t), 9. otázka (1 bod) - Výchozí surovinou pro přípravu kondenzátorové keramiky I. typu je: sloučenina BaTiO 3 Al 2 O 3 (korund) tuhý roztok BaTiO 3 a jiných oxidů(ca,sr,.) TiO 2 (rutil) 9. otázka (1 bod) - Kondenzátorová keramika I.typu je charakteristická: vysokým tgδ(5e-3 až 75E-3) a ε r (až 50000),ε r =f(e), nelineární teplotní charakteristikou elektrických parametrů, vysokou objemovou kapacitou (C/m 3 ) nízkým tgδ,vysokou ε r (až 5.E4),nezávislou na napětí, má definovaný teplotní koeficient kapacity vysokým tgδ (5E-3 až 75E-3) a vysokou ε r (až 50000), ε r =f(e),nelineární teplotní charakteristikou elektrických parametrů nízkým tgδ a ε r (max.470), nezávislou na napětí, má definovaný teplotní koeficient kapacity 9. otázka (1 bod) - Normou stanovený teplotní interval pro stanovení teplotního součinitele kapacity kond. keramiky I.typu je: -15 C až +85 C -5 C až +100 C -5 C až +85 C -5 C až +85 C.a teď babo raď ale...d) to bere... MTE-InBoX 20/ QWY pr_v1.1f

21 9. otázka (1 bod) - Výchozí surovinou pro přípravu kondenzátorové keramiky II. typu je: TiO 2 (rutil) sloučenina BaTiO 3 Al 2 O 3 (korund) tuhý roztok BaTiO 3 a jiných oxidů 9. otázka (1 bod) - Kondenzátorová keramika II.typu je charakteristická: nízkým tgδ,vysokou ε r (až 50000), stabilní elektrické parametry nezávislé na napětí, má definovaný teplotní koeficient kapacity vysokým tgδ (5E-3 až 75E-3),ε r (až 50000),ε r =f(e), nelineární teplotní charakteristikou elektrických parametrů nízkým tgδ,vysokým ε r (až 50000), stabilitou elektrických parametrů nezávislých na napětí, má definovaný teplotní koeficient kapacity nízkým tgδ a ε r (max.470), stab.el. parametrů nezáv.na napětí,má def. teplotní koef. kapacity 9. otázka (1 bod) - Kondenzátorová keramika III.typu je charakteristická: nízkým tgδ,vysokou ε r (až50000),stab. el. param. nezávislou na napětí, má def. teplot. koef. C vysokým tgδ (5E-3 až 75E-3), ε r (až 50000),ε r =f(e), nelineární teplotní charakteristikou elektrických parametrů, vysokou objemovou kapacitou C/m 3 nízkým tgδ,vysokou ε r (až50000), stabilní elektrické parametry nezávislé na napětí, má definovaný teplotní koeficient kapacity nízkým tgδ a ε r (max.470), stabilní elektrické parametry nezávislé na napětí, má definovaný teplotní koeficient kapacity 9. otázka (1 bod) - Kondenzátorová keramika III. typu má tyto vlastnosti:(p je vektor dielektrické polarizace, E je vektor intenzity el. pole, T je termodynamická teplota, α C je tepl. souč. kapacity ) lineární závislost P = f(e), nelineární závislost P = f(e), nelineární závislost P = f(e),a vysokou objemovou kapacitu lineární závislost α C = f(t), MTE-InBoX 21/ QWY pr_v1.1f

22 9. otázka (1 bod) - Teplotní koecifient kapacity α C je definován: (dc je diferenciál kapacity, dt je diferenciál teploty, C je kapacita): α C =(dc/dt)1/c α C =1/C.(dT/dC) α C =1/C.(dT 2 /dc) α C =C.dC/dT 9. otázka (1 bod) - Ztrátový činitel dielektrika tgδ lze pomocí složek komplexní permitivity a při uvážení jeho konduktivity σ ( je úhlový kmitočet) vyjádřit vztahem: tgδ=(ε''/ε')+(σ/ε 0. ω ) tgδ=(ε''/ε')+(σ. ω /ε 0 ) tgδ=(ε'/ε'')+(σ. ω /ε 0 ).2 tgδ=(ε'/ε'')+(σ/ε 0. ω) Tenhle vztah se naučte k ústní se všim všudy, i jednotky Sedláček je na něj nadrženej 9. otázka (1 bod) - Mezi feroelektrické materiály zahrnujeme kondenzátorovou keramiku: pouze III. typu II. a III. typu pouze I. typu pouze II. typu MTE-InBoX 22/ QWY pr_v1.1f

23 Serie otázek (10) 10. otázka (1 bod) - Pozitivní teplotní koeficient polymerního kompozitu je zapříčiněn zejména: vzrůstem pohyblivosti vodivostních elektronů generací vodivostních elektronů elektron-fononovou interakcí destrukcí grafitické sítě v polymerní matrici 10. otázka (1 bod) - Elektronová struktura polymeru s příměsí se vyznačuje: pásovým diagramem obdobného charakteru jako u kovů diskrétními hladinami energie pásovým diagramem obdobného charakteru jako u polovodičů silnou delokalizací elektronů v konjugovaných systémech 10. otázka (1 bod) - Teplotní závislost resistivity polymerního kompozitu polyetylen - saze: je konstantní je monotonní závislostí s kladnou derivací vykazuje při překročení perkolačního prahu lokální extrém vykazuje negativní teplotní koeficient 10. otázka (1 bod) - Polymerní kompozit polyetylen-saze dosahuje ve srovnání s kovovými materiály hodnoty koeficientu α R : nejméně o tři řády nižší stejný nejméně o dva řády vyšší nejméně o dva řády nižší MTE-InBoX 23/ QWY pr_v1.1f

24 10. otázka (1 bod) - Perkolační práh polymerního kompozitu definuje: teplotní mez při jejímž překročení dojde k narušení vodivé grafitické sítě kompozitu procentuální objem sazí při jehož překročení dojde k strmému nárustu vnitřní resistivity kompozitu procentuální objem sazí při jehož překročení dojde k strmému nárustu vnitřní konduktivity kompozitu teplotní mez do níž lze kompozit technicky používat 10. otázka (1 bod) - Resistivita polymerního kompozitu polyetylen - saze s rostoucím podílem sazí: lineárně roste v závislosti na klesajícím obsahu sazí lineárně klesá v závislosti na rostoucím obsahu sazí strmě klesá po překročení tzv. perkolačního prahu klesá exponenciálně s danou aktivační energií 10. otázka (1 bod) - Regresní přímka změřené teplotní závislosti odporu polymerního kompozitu polyetylen-saze je dána R T = 18,545.T ,7. Stanovte hodnotu α R. Výsledek vložte 1/K s přesností na dvě desetinná místa ve tvaru 4,56e3. R = 1 R 0 dr dt = ,7 d 18,545.T 1261,7 = 1 dt 1261,7.18,545=14, K 1 =1,46e otázka (1 bod) - Stanovte teplotní koeficient odporu polymerního kompozitu z následujících bodů teplotní závislosti R=f(T), R(23,8 C)=1647 Ω a R(42,4 C)=2074 Ω. = R R 0 R 0 0 = =0, K 0, ,4 23,8 nebere...0,0139nebere...ale je to dobře! 10. otázka (1 bod) - Konduktivita polymeru s vlastní vodivostí jako např. polytiofen, polyacetylen a pod., dosahuje hodnoty (výsledek vložte v S/m): 1e-8...tak tohle byla slušná tipovačka :) MTE-InBoX 24/ QWY pr_v1.1f

25 Serie otázek (11) 11. otázka (1 bod) - Magneticky měkké ferity mají obecný chemický vzorec: Fe 2 O 3 MeO.Fe 2 O 3 (Me je dvojmocný kov) MeO.6Fe 2 O 3 (Me je dvojmocný kov) MeO.FeO (Me je dvojmocný kov) 11. otázka (1 bod) - Curieova teplota feritů charakterizuje: teplotu přechodu materiálu z ferimagnetického do diamagnetického stavu teplotu přechodu materiálu z ferimagnetického do paramagnetického stavu teplotu přechodu materiálu z feromagnetického do diamagnetického stavu teplotu přechodu materiálu z feromagnetického do paramagnetického stavu 11. otázka (1 bod) - Počáteční permeabilita feritu je určena jako: permeabilita měřená těsně nad Curieovou teplotou permeabilita meřená v okamžiku vzniku spontánní, magnetizace, tj. těsně pod Curieovou teplotou permeabilita měřená ihned po provedení stabilizačního žíhání Směrnice tečny ke křivce prvotní magnetizace v bodě H=0, B=0 11. otázka (1 bod) - U směsných feritů se ve srovnání s původním ferimagnetickým materiálem Curieova teplota s přídavkem příměsí: prudce stoupá snižuje zvyšuje nemění 11. otázka (1 bod) - Podmínkou existence vysoké permeability magnetických materiálů je zejména: nízká resistivita materiálu vysoká hodnota součinitele magnetostrikce a konstanty magnetické krystalové anizotropie vysoká resistivita materiálu malá napětová a krystalová anizotropie MTE-InBoX 25/ QWY pr_v1.1f

26 11. otázka (1 bod) - Hexaferity MO.(Fe 2 O 3 ) 6, (kde M je Ba,Sr,Pb..} se v aplikacích používají převážně jako: magneticky tvrdé materiály pro záznam informací magneticky tvrdé materiály pro trvalé magnety magneticky měkké materiály pro točivé stroje magneticky měkké materiály pro transformátory 11. otázka (1 bod) - V oblasti nízkých kmitočtů (50 Hz) se téměř nepoužívají ferimagnetické materiály, protože ve srovnání s materiály feromagnetickými mají: nízké ztráty vířivými proudy nízkou resistivitu nízkou hodnotu nasycené indukce vysokou resistivitu 11. otázka (1 bod) - Pracovní teplota feritů je definována: teplotou při které permeabilita dosáhne poloviny hodnoty při 20 C teplotou uvedenou v katalogovém listu teplotou při které permeabilita dosáhne dvojnásobku hodnoty při 20 C teplotou počátku poklesu permeability feritu 11. otázka (1 bod) - Počáteční permeabilitu feritu spočteme podle následujícího vztahu (L(H) je indukčnost,l sm je střední délka závitu, S(m 2 ) je průřez jádra a N je počet závitů cívky: µ r poč = L.l 2/S.N2 s µ r poč = L.l s /µ 0.S.N µ r poč = L.l s /µ 0.S 2.N µ r poč = L.l s /µ 0.S.N otázka (1 bod) - Feritové materiály typu MeO.Fe 2 O 3 mají strukturu: sfaleritu spinelu wurtzitu diamantu 11. otázka (1 bod) - Feritové materiály dosahují v oblasti středních a vysokých frekvencí (do 1GHz) velmi nízkých ztrát z důvodů jejich resistivity, která dosahuje hodnoty (výsledek vložte v Ωm): 1e5 (100000) MTE-InBoX 26/ QWY pr_v1.1f

27 Seznam otázek k ústní (1).statisticky vzato, je zde 99% všech otázek otázka (0 bodů) - Technologie zobrazovacích prvků na bázi LCD. Materiály LCD. Kapalné krystaly nematické, smektické, cholesterické. 1. otázka (0 bodů) - Technologie zobrazovacích prvků na bázi LCD. Funkce a principiální uspořádaní zobrazovacího prvku. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro optoelektroniku. Technologie LED a LD, vlnová délka emitovaného záření, mřížkové přizpůsobení OE struktur. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro optoelektroniku.technologie výroby optického vlákna. Technologie detektorů optického záření. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro optoelektroniku. Materiálové složení optických vlnovodů pro dálkové telekomunikace, vlnovodů na bázi skla, polymerů a PCS vlnovodů. Typy ztrát v optických vláknech. 1. otázka (0 bodů) - Technologie zobrazovacích prvků na bázi LCD. Funkce a principiální uspořádání barevného TFT displeje. 1. otázka (0 bodů) - Technologie magnetik.technologie výroby magneticky tvrdých ocelí, ALNICO, slitin s kovy vzácných zemin. 1. otázka (0 bodů) - Technologie magnetik. Technologie výroby magneticky měkkých feritů. 1. otázka (0 bodů) - Technologie magnetik. Technologie výroby magneticky měkkých ocelí, význam křemíku, vznik Gossovy a kubické textury. 1. otázka (0 bodů) - Solidifikace. Definice, sloučenina, roztok, směs. Fázové diagramy, jednosložkový, binární, kvarterní. 1. otázka (0 bodů) - Solidifikace.Změna objemu, entalpie, entropie při fázové přeměně. Velikost kritického zárodku.kritické podchlazení. 1. otázka (0 bodů) - Solidifikace.Homogenní a heterogenní nukleace. Planární a dendridický růst. 1. otázka (0 bodů) - Solidifikace. Precipitace. Aplikace FD Pb-Sn, Al-Si. MTE-InBoX 27/ QWY pr_v1.1f

28 1. otázka (0 bodů) - Stárnutí materiálu. Podmínky elektrochemické koroze. Podstata a příklady katodické a anodické ochrany. 1. otázka (0 bodů) - Stárnutí materiálu.elektromigrace. Podstata stárnutí rozhraní Si-Al. 1. otázka (0 bodů) - Stárnutí materiálu. Oxidace kovu, podmínka vzniku kompaktní a porézní oxidické vrstvy, princip pasivace povrchu. 1. otázka (0 bodů) - Stárnutí materiálu.podstata vodíkové koroze mědi a ocelí. Termooxidační stárnutí polymerů. 1. otázka (0 bodů) - Difúze. Podmínky a hnací síla difúze, molekulární mechanismy difúze, frekvence a aktivační energie přeskoků atomů. 1. otázka (0 bodů) - Difúze. 1. Fickův zákon, teplotní závislost difúzního koeficientu. Aplikační oblasti difuze. 1. otázka (0 bodů) - Difúze. 2. Fickův zákon, řešení 2.Fickova zákona pro difúzi do polonekonečného prostoru. Aplikační oblasti difuze. 1. otázka (0 bodů) - Vrstvy.Princip vakuového napařování. 1. otázka (0 bodů) - Vrstvy. Definice tenké a tlusté vrstvy. Podmínky vzniku amorfní, polykrystalické, monokrystalické a epitaxní vrstvy. Stadia růstu vrstev. Epitaxe.Kapalá epitaxe. 1. otázka (0 bodů) - Vrstvy.Princip vakuového naprašování. Reaktivní, vf a magnetronové naprašování. 1. otázka (0 bodů) - Vrstvy.CVD metody, aplikace silanů. Dotování vrstev. MO CVD. Molekulární svazková epitaxe. 1. otázka (0 bodů) - Technologie výroby tlustých vrstev. Morfologie vrstev. Plošný odpor vrstev. 1. otázka (0 bodů) - Technologie výroby tlustých vrstev.pasty pro pájení. 1. otázka (0 bodů) - Technologie výroby tlustých vrstev.dielektrické a izolační pasty. 1. otázka (0 bodů) - Technologie výroby tlustých vrstev. Sítotisk, tixotropní chování pasty, složení pasty pro tlustovrstvé vodiče a odpory. MTE-InBoX 28/ QWY pr_v1.1f

29 1. otázka (0 bodů) - Spojování materiálů. Svařování: základní metody, struktura svaru, svařování hliníku. 1. otázka (0 bodů) - Spojování materiálů.pájky a tavidla, bezolovnaté pájky.teplotní diagram pájecího procesu. 1. otázka (0 bodů) - Spojování materiálů.pájení vlnou. Reflow proces. Pájení v parách. 1. otázka (0 bodů) - Spojování materiálů.termokomprese (wire-bonding). Lepené spoje. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro supravodiče. Postup výroby vláknového supravodiče Nb3Sn. Zpracování keramických supravodičů. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro supravodiče. Materiály a typy supravodičů. Stabilizace supravodivého stavu (j-b-t diagram). 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro supravodiče. Výroba planárních supravodičů Nb3Sn difúzní a CVD technologií. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro supravodiče. Materiály a typy supravodičů. Stabilizace supravodivého stavu (j-b-t diagram). 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro polovodiče.mos technologie. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro polovodiče. Vytváření P a N typu vodivosti v křemíku epitaxí, difúzní technologií a iontovou implantací. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro polovodiče. Bipolární technologie. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro kondenzátory.keramická dielektrika. Piezoelektrika na bázi BaTiO3. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro kondenzátory.polymerní dielektrika. 1. otázka (0 bodů) - Technologie materiálů pro převodníky a aktuátory. PZT keramiky. Zpracování PZT keramiky pro převodníky. Senzory a aktuátory. 1. otázka (0 bodů) - Technologie plošných spojů, volba materiálu. Povrchová montáž. 1. otázka (0 bodů) - Technologie pouzdření integrovaných obvodů.základní typy pouzder. 1. otázka (0 bodů) - Technologie kontaktů a spojů. Porovnání spojů rozebiratelných a metalurgických. Volba materiálu kontaktů. Mechanismy znečištění kontaktů. MTE-InBoX 29/ QWY pr_v1.1f

30 1. otázka (0 bodů) - Krystalizační metody.pásmová rafinace, podmínky pro aplikaci letmé zóny. Porovnání metod CZ a LZ, koncentrační profily. 1. otázka (0 bodů) - Krystalizační metody. Usměrněná krystalizace. Segregace, statický a efektivní rozdělovací koeficient. Aplikace Czochralského metody pro růst krystalů polovodičů, LEC. To je vše. (Zbývající kus papíru můžete uplatnit na místě, kde se nejlépe přemýšlí.) MTE-InBoX 30/ QWY pr_v1.1f